DE3787734T2

DE3787734T2 - Leistungssteuerungseinrichtung mit zwei Betriebsarten für ein Kochgerät.

Info

Publication number: DE3787734T2
Application number: DE87100295T
Authority: DE
Inventors: Thomas Roy Payne
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1986-01-16
Filing date: 1987-01-12
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2007-01-13
Also published as: JP2528106B2; EP0230246A2; EP0230246A3; JPS62178821A; EP0230246B1; DE3787734D1; CA1263683A; US4634843A

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Leistungsregelanordnung für Oberflächen-Heizeinheiten in einem Kochgerät, wie beispielsweise einem Haushaltsherd, und insbesondere auf eine Anordnung zum Steuern von Oberflächeneinheiten, die in einem Dualmodus betätigt werden können, um gemeinsam ein Kochgerät, wie beispielsweise ein Backblech, zu erwärmen.
Es sind nun Elektroherde im Handel erhältlich, die für ein Backblech-Merkmal sorgen. Typisch sind in derartigen Herden vier Oberflächeneinheiten in einer im wesentlichen rechteckigen Anordnung auf dem Oberteil des Kochherdes angeordnet. Drei der Oberflächeneinheiten sind Standard-Oberflächeneinheiten und eine ist eine Automatik-Oberflächeneinheit, für die die Leistung geregelt wird als eine Funktion der Temperatur des Kochgerätes, das darauf erhitzt werden soll. Häufig verwendet die Automatik-Oberflächeneinheit ein Widerstands-Heizelement mit einer höheren Leistung als die anderen drei Einheiten. Um den Herd in dem Backmodus zu betreiben, wird ein Backblech auf die Automatik-Oberflächeneinheit gestellt und erstreckt sich über die Automatik-Oberflächeneinheit und eine der benachbarten Standard-Oberflächeneinheiten. Um für eine Temperaturregelung während des Backbetriebes zu sorgen, wird die Speisung von beiden Oberflächeneinheiten, die in dem Backmodus verwendet werden, durch die Temperatur des Kochgerätes beeinflußt, die durch den Sensor der Automatik-Oberflächeneinheit abgetastet wird. Eine Anordnung für eine derartige Regelung ist in der US-PS 2 785 266 für Lewis at al beschrieben. In dieser Anordnung wird die Speisung der Automatik-Oberflächeneinheit durch einen elektromechanischen thermostatischen Schalter gesteuert, der gemäß der gewählten Temperatur und der abgetasteten Temperatur des Kochgerätes periodisch öffnet und schließt. Das Aufstellen des Backbleches in einer Position auf dem Oberteil des Herdes verändert die Versorgungsschaltung der Standard-Oberflächeneinheit derartig, daß sie gleichzeitig mit der Automatik-Oberflächeneinheit ein- und ausgeschaltet wird.
Diese Anordnung arbeitet zwar zufriedenstellend, wenn beide Oberflächeneinheiten die gleiche Wattleistung haben, wenn aber Einheiten mit unterschiedlicher Leistung gleichzeitig ein- und ausgeschaltet werden, wird das Backblech ungleichförmig erwärmt. Ein weiterer Nachteil dieser Anordnung ist, daß, wenn die Automatik-Oberflächeneinheit bereits von einer vorherigen Benutzung heiß ist, wenn der Backmodus eingeleitet wird, aber die Standard-Einheit auf Raumtemperatur ist, die Standard-Einheit, selbst wenn beide Einheiten die gleiche Wattleistung haben, sich relativ langsam erwärmt, weil die Einschaltzeiten, die durch die abgetastete Temperatur des Kochgerätes bestimmt sind, relativ kurz sind aufgrund der Vorerwärmung der Einheit. In derartigen Fällen wird das Backblech für eine verlängerte Aufwärmzeit ungleichförmig erwärmt. Ahnliches gilt, wenn die Standard- Einheit von einer vorherigen Benutzung vorgewärmt ist, und die Automatik-Oberflächeneinheit nicht, dann kann die Standard-Einheit zu heiß werden, während die Automatik-Oberflächeneinheit erwärmt wird, woraufhin als Folge ein Teil der Backblechoberfläche überhitzt wird.
US-PS 4 493 980 beschreibt eine verbesserte Leistungsregelanordnung für Automatik-Oberflächeneinheiten, die die elektromechanische Leistungssteueranordnung gegen eine elektronische Steuerschaltung ersetzt. Die verbesserte Leistungssteuerschaltung sorgt für ein schnelleres Temperatur- Ansprechverhalten und für eine engere Temperatursteuerung. Es können jedoch auch mit diesem System ähnliche Nachteile wie diejenigen auftreten, die vorstehend erörtert wurden, wenn in einem Backmodus gearbeitet wird.
Eine Leistungsregelanordnung für einen Herd, der einen Backmodus aufweist, der das Backblech schnell auf die gewünschte Temperatur bringt und für eine relativ gleichmäßige Erwärmung des Backbleches durch beide Oberflächeneinheiten sorgt, unabhängig von der relativen Wattleistung und unabhängig von den Anfangsbedingungen, wäre höchst wünschenswert.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für einen Kochherd, der wenigstens zwei Oberflächeneinheiten hat, eine Automatik-Oberflächeneinheit und eine Standardoberflächeneinheit, von denen die eine eine relativ höhere Wattleistung hat, eine Leistungsregelanordnung zu schaffen, die im Backmodus den Wattunterschied, um für eine gleichmäßige Erwärmung beider Oberflächeneinheiten zu sorgen, automatisch kompensiert als eine Funktion der durch die Automatik-Oberflächeneinheit abgetasteten Temperatur.
Aspekte der vorliegenden Erfindung sind in dem unabhängigen Ansprüchen 1, 3, 9 und 10 definiert, auf die Bezug genommen wird.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine verbesserte Leistungsregelanordnung und Verfahren für einen Kochherd mit wenigstens zwei Oberflächeneinheiten, von denen eine eine Automatik-Oberflächeneinheit und eine eine Standard-Oberflächeneinheit ist und die für einen dualen Betriebsmodus sorgen, bei dem sich ein Backblech oder ein anderes Utensil über sowohl die Automatikoberflächeneinheit als auch die Standard-Oberflächeneinheit erstreckt und von diesen getragen und erwärmt wird.
Die Automatik-Oberflächeneinheit enthält einen Temperatursensor zum Abtasten der Temperatur des darauf erwärmten Utensils. Eine vom Benutzer bedienbare Eingangswähleinrichtung ermöglicht es dem Benutzer, die gewünschte Temperatureinstellung für die Automatik-Oberflächeneinheit zu wählen, um die gewünschte Wärmeeinstellung für die Standardoberflächeneinheit zu wählen und den dualen Betriebsmodus zu wählen. Wenn der duale Modus gewählt ist, wählt der Benutzer die gewünschte Temperatur im Dualmodus, indem die Temperatur für die Automatik-Oberflächeneinheit gewählt wird.
Eine elektronische Regeleinrichtung regelt die Versorgung beider Oberflächeneinheiten in Abhängigkeit von der Eingangswähleinrichtung für den Benutzer und die Temperatur- Abtasteinrichtung. Die Steuereinrichtung arbeitet in dem normalen Betriebsmodus, um der Automatik-Oberflächeneinheit eine Leistung zuzuführen, die als eine Funktion der abgetasteten Temperatur des Utensils und der gewählten Temperatur bestimmt ist, und um unabhängig der Standard-Oberflächeneinheit eine Leistung entsprechend der vom Benutzer gewählten Wärmeeinstellung für diese Oberflächeneinheit zuzuführen. Bei der Wahl des Dualmodus führt die Regeleinrichtung der Automatik-Oberflächeneinheit eine Leistung zu, die als eine Funktion der abgetasteten Utensiltemperatur und der gewählten Temperatur festgelegt ist und führt der Standard- Oberflächeneinheit eine Leistung zu, die als eine Funktion der der Automatik-Oberflächeneinheit zugeführten Leistung bestimmt ist, um für eine relativ gleichmäßige Erwärmung des Backbleches oder eines anderen Utensils zu sorgen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das insbesondere auf einen Kochherd anwendbar ist, bei dem die zwei Oberflächeneinheiten wesentlich unterschiedliche Wattleistungen haben, wird die der Standard-Oberflächeneinheit in dem Dualmodus zugeführte Leistung durch die Steuereinrichtung als eine Funktion der Leistung festgelegt, die der Automatik-Oberflächeneinheit zugeführt wird, wobei diese Funktion so gewählt ist, daß der Unterschied in den Wattleistungen kompensiert wird, wodurch die effektiven Heizstufen der entsprechenden Oberflächeneinheiten etwa die gleichen sind.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält die elektronische Regeleinrichtung weiterhin für die Heizvorrichtung eine Energiezähleinrichtung, die mit Geschwindigkeiten inkrementiert und dekrementiert wird, die etwa proportional zu der Temperaturänderungsgeschwindigkeit der Oberflächeneinheit für die angelegte Leistung ist, um der Temperatur des Backbleches oder eines anderen Utensils nahe der Standard-Oberflächeneinheit etwa nachgeführt zu werden. Die angenäherte Temperaturinformation, die durch den Energiezähler der Heizvorrichtung für die Standardoberflächeneinheit geliefert wird, wird in Verbindung mit der Information bezüglich der abgetasteten Temperatur verwendet, die für die Automatik-Oberflächeneinheit erhalten wird, um schnell beide Oberflächeneinheiten auf etwa gleiche Heizstufen in dem Dualmodus zu bringen, und zwar unabhängig von den herrschenden Anfangsbedingungen.
Gemäß diesem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung arbeitet die Leistungsregeleinrichtung in dem Dualmodus so, daß die Automatik-Oberflächeneinheit bei einem Leistungspegel arbeitet, der als eine Funktion der gewählten Temperatur und der abgetasteten Utensiltemperatur bestimmt ist, und um die Standard-Oberflächeneinheit bei einem Leistungspegel zu betreiben, der als eine Funktion des für die Automatik-Oberflächeneinheit festgelegten Leistungspegels, der abgetasteten Utensiltemperatur und des Zählerstandes des Energiezählers der Heizvorrichtung festgelegt ist, um die Standard-Oberflächeneinheit zu übersteuern bzw. verstärkt zu speisen, wenn die Standard-Einheit relativ kalt ist und die Automatik-Oberflächeneinheit relativ heiß ist, und um die Standard-Oberflächeneinheit zu untersteuern bzw. vermindert zu speisen, wenn die Standard-Oberflächeneinheit relativ heiß ist und die Automatik-Oberflächeneinheit relativ kalt ist, wie es durch den Zählwert des Energiezählers der Heizvorrichtung beziehungsweise die abgetastete Utensiltemperatur angegeben wird.
Die Erfindung wird sowohl bezüglich ihres Aufbaus als auch ihres Inhaltes besser verständlich und deutlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Vorderansicht von einem Teil eines Elektroherdes, der die Leistungsregelanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält.
Fig. 2A und 2B sind stark vergrößerte Ansichten von einem Teil der Steuerplatte des Herdes gemäß Fig. 1 und zeigt die Einzelheiten von einem Steuerknopf für eine Automatik- Oberflächeneinheit beziehungsweise von einem Steuerknopf für eine reguläre Oberflächeneinheit.
Fig. 3A ist ein Seitenschnitt von der Automatik-Oberflächeneinheit in dem Herd gemäß Fig. 1 und zeigt den Temperatursensor.
Fig. 3B ist eine grafische Darstellung von der Kennlinie des Widerstandes über der Temperatur für den Temperatursensor gemäß Fig. 3A.
Fig. 4 ist ein stark vereinfachtes funktionales Blockdiagramm von der Regelanordnung, die in dem Herd gemäß Fig. 1 verwendet ist, und stellt die Leistungsregelanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.
Fig. 5 ist ein vereinfachtes schematisches Schaltbild von einer Regelschaltung für den Herd gemäß Fig. 1.
Fig. 6 ist ein Fließbild von der START-Routine, die in dem Steuerprogramm für den Mikroprozessor in der Schaltung gemäß Fig. 5 enthalten ist.
Fig. 7 ist ein Fließbild von der BENUTZEREINGABE-Routine, die in dem Steuerprogramm für den Mikroprozessor in der Schaltung gemäß Fig. 5 enthalten ist.
Fig. 8 ist ein Fließbild von der TEMPEINGABE-Routine, die in der Regelschaltung für den Mikroprozessor in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 enthalten ist.
Fig. 9 ist ein Fließbild von der SENSORFILTER- und TIMING- Routine, die in dem Steuerprogramm für den Mikroprozessor in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 enthalten ist.
Fig. 10 ist ein Fließbild von der BRAT-Routine, die in dem Steuerprogramm für den Mikroprozessor in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 enthalten ist.
Fig. 11 ist ein Fließbild von der AUFWÄRM-Routine, die in dem Steuerprogramm für den Mikroprozessor in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 enthalten ist.
Fig. 12 ist ein Fließbild von der BACK-Routine, die in dem Steuerprogramm für den Mikroprozessor in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 enthalten ist.
Fig. 13 ist ein Fließbild von der M/S VERGLEICHS-Routine, die in dem Steuerprogramm für den Mikroprozessor in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 enthalten ist.
Fig. 14A und 14B sind Fließbilder von der LEISTUNGSVER- GLEICHS-Routine, die in dem Steuerprogramm für den Mikroprozessor in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 enthalten ist.
Fig. 15 ist ein Fließbild von der HEIZENERGIE-VERGLEICHS- Routine, die in dem Steuerprogramm für den Mikroprozessor in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 enthalten ist.
Fig. 16 ist ein Fließbild von der LEISTUNG-AUS-Routine, die in dem Steuerprogramm für den Mikroprozessor in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 enthalten ist.

Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 1 stellt einen Elektroherd 10 mit einer Regelanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Der Herd 10 enthält vier übliche elektrische Oberflächen-Einheiten, die Widerstands-Heizelemente 12, 14, 16 und 18 aufweisen, die von einer im wesentlichen horizontalen Tragfläche 20 getragen werden.
Das Heizelement 12 ist ein sogenanntes "drei-in-eins" Element, das drei konzentrische Elemente aufweist, die selektiv parallel geschaltet werden können, wie es nachfolgend näher erläutert wird. Die Elemente 14-18 weisen einzelne Widerstandselemente auf. Jedes der Elemente 12-18 kann Kochutensilien tragen, wie beispielsweise Bratpfannen, Soßenpfannen, Teekessel usw., die zum Erwärmen daraufgestellt werden. Zusätzlich ist ein Utensil in der Form eines metallischen Backbleches 21 vorgesehen, das auf den Elementen 12 und 14 stehen und durch diese erwärmt werden kann. Das Backblech 21, das in Fig. 1 so gezeigt ist, daß es für einen Betrieb in einem dualen Betriebsmodus positioniert ist, der nachfolgend als der Back-Modus bezeichnet wird, ist abnehmbar, damit der Benutzer die Möglichkeit hat, die Elemente 12 und 14 separat als unabhängige Oberflächen-Einheiten oder gemeinsam verwenden kann, um das Backblech 21 zu erwärmen.
Das Heizelement 12 ist so angeordnet, daß es als eine Automatik-Oberflächeneinheit arbeitet, d. h. die Speisung des Elements 12 wird automatisch geregelt gemäß einer Leistungsregelung als eine Funktion der abgetasteten Temperatur des darauf erwärmten Utensils und der vom Benutzer gewählten Wärmeeinstellung. Das Heizelement 14 (wenn es unabhängig arbeitet), sowie die Heizelemente 16 und 18 sind so angeordnet, daß sie gemäß dem Arbeitszyklus gesteuert werden, um für eine vorbestimmte Ausgangsleistung entsprechend der vom Benutzer gewählten Wärmeeinstellung zu sorgen. Wie nachfolgend im einzelnen erläutert werden wird, sorgt die Regelanordnung gemäß der Erfindung für einen dualen Betriebsmodus, in dem die Elemente 12 und 14 gemeinsam betrieben werden, um ein Utensil zu erwärmen, das sich über beide Elemente erstreckt, wie beispielsweise das Backblech 21. In diesem Dualmodus, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Backmodus ist, arbeitet das Element 12 als eine Automatik-Oberflächeneinheit, und die Speisung des Elements 14 wird als eine Funktion der Speisung des Elements 12 gesteuert, um eine relativ gleichmäßige Erwärmung des Backblechs 21 auszubilden und beizubehalten. Zwar ist, gemäß der üblichen Praxis, der Herd gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel nur mit einer Automatik- Oberflächeneinheit versehen, es können aber auch mehrere Automatik-Oberflächeneinheiten vorgesehen sein.
Der Modus-Wählschalter 22 auf der Steuerplatte 24 ermöglicht es dem Benutzer, den Brat-Modus oder den allgemeinen Koch-Modus für das Heizelement 12 zu wählen. Der Back-Wählknopf 23 auf der Platte 24 ermöglicht es dem Benutzer, den Back-Modus zu wählen und die gewünschten Parallelverbindungen für das Element 12 zu wählen, wenn in einem anderen als dem Back-Modus gearbeitet wird. An der Steuerplatte 24 sind manuell betätigbare Drehsteuerknöpfe 26, 28, 30 und 32 angebracht. Die Steuerknöpfe 26 und 28 sind in den Fig. 2A bzw. 2B näher dargestellt. Der Steuerknopf 26 ermöglicht es dem Benutzer, mehrere Wärmeeinstellungen entsprechend verschiedenen Kochtemperaturen für den Brat-Modus zu wählen und Aufwärm-, Warmhalte- und Gering-, Mittel- und Stark- Koch-Betriebsarten für den allgemeinen Koch-Modus zu wählen. In dem Koch-Modus kann der Benutzer auch aus mehreren Wärmeeinstellungen innerhalb dieser Betriebsarten auswählen. Der Knopf 28 und die Knöpfe 30 und 32, die dem Knopf 28 identisch sind, ermöglichen es dem Benutzer, die gewünschten Leistungsstufen 1-15 für die Heizelemente 14, 16 bzw. 18 auszuwählen.
Es wird nun anhand von Fig. 3A die Utensiltemperatur-Abtastanordnung beschrieben, die in der Automatik-Oberflächeneinheit in dem dargestellten Ausführungsbeispiel verwendet ist. Das Heizelement 12 der Oberflächen-Einheit ist auf Kreuzarmen 33 gehalten. Die Temperatursensoreinrichtung, die allgemein mit 34 bezeichnet ist, weist ein Gehäuse 36 auf, das auf dem einen Ende von einem langgestreckten, im wesentlichen L-förmigen Rohrarm 38 angebracht ist.
Eine zylindrische Abschirmung 40 aus einem eine geringe thermische Masse aufweisenden Metall bildet den zentralen Kern, an dem die radialen Kreuzarme 33 befestigt sind, und dient auch zur Abschirmung des Sensorgehäuses 36 vor abgestrahlter Wärme von dem Heizelement 12. Der Arm 38 erstreckt sich durch einen Schlitz 42 in der Abschirmung 40 und liegt an dem oberen Ende des Schlitzes an, um das Gehäuse 36 in der richtigen Position leicht oberhalb des Elementes 12 zu halten, damit die oberste Oberfläche 37 des Gehäuses 36 den Boden eines Kochutensils federnd kontaktiert, wenn es auf dem Heizelement 12 angeordnet ist.
Das temperaturempfindliche Element (nicht gezeigt) des Sensors, das in dem Gehäuse 36 enthalten ist, ist ein üblicher, einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweisender Thermistor, der eine Kennlinie des Widerstandes über der Temperatur aufweist, wie sie in Fig. 3B gezeigt ist. Die strukturellen Einzelheiten dieser Sensoranordnung sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und werden deshalb nur in soweit beschrieben, wie es für ein Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ist. Derartige Vorrichtungen sind mit größeren Einzelheiten in der US-PS 4 241 289 beschrieben, deren Offenbarung durch diese Bezugnahme in das vorliegende Patent aufgenommen wird.
Ein verallgemeinertes funktionales Blockdiagramm der Regelanordnung für die Heizelemente 12-18 des Herdes 10 ist in Fig. 4 gezeigt. Die drei konzentrischen Elemente, die das Element 12 bilden, sind schematisch dargestellt und mit 12(a)-12(c) bezeichnet. Die Heizelemente 12-18 werden durch ein übliches 60 Hz Wechselspannungssignal gespeist, das entweder 120 oder 240 Volt betragen kann, die an den Anschlüssen L1 und L2 geliefert werden. Die Leistungszufuhr zu den Elemente 12-18 wird durch Schaltmittel 44 gesteuert, die eine getrennte Schaltvorrichtung für jedes der Elemente 12-18 aufweisen. Eine zusätzliche Schaltvorrichtung (in Fig. 4 nicht gezeigt), die durch den Knopf 23 gesteuert wird, bestimmt, welche Parallelschaltung der Elemente 12(a)-12(c) gespeist wird, wenn das Element 12 eingeschaltet ist. Die Schaltvorrichtungen der Schaltmittel 44 werden durch Steuersignale ein- und ausgeschaltet, die durch eine elektronische Regeleinrichtung 46 erzeugt werden.
Die elektronische Regeleinrichtung 46 erzeugt Leistungssteuersignale für das Element 12 in Abhängigkeit von Eingangssignalen aus der vom Benutzer bedienbaren Eingangswähleinrichtung 48, 50 und 51, die Modus- und Wärmeeinstellungswahlen bezeichnen, und Eingangssignalen von der Temperaturabtasteinrichtung 52, die die Temperatur des durch das Element 12 erwärmten Utensils abtastet. Leistungssteuersignale für das Element 14, wenn es unabhängig arbeitet, und die Elemente 16 und 18 werden in Abhängigkeit von nur den Wärmeeinstellungswahlen über die Wähleinrichtung 51 erzeugt. Im Back-Modus wird das Element 14 gemeinsam mit dem Element 12 in einer nachfolgend zu beschreibenden Art und Weise gesteuert.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel regelt die elektronische Regeleinrichtung 46 den Ausgang-Leistungspegel für jedes der Heizelemente 12-18 durch Steuern des Tastverhältnisses, d. h. des Prozentsatzes der Zeit, in der jedem Heizelement Leistung zugeführt wird. Es wird eine vorbestimmte Steuerperiode, die eine feste Anzahl von Steuerintervallen enthält, als die Zeitbasis für die Leistungssteuerung verwendet. Das Verhältnis der leitenden Steuerintervalle zur Gesamtzahl der Steuerintervalle in der Steuerperiode, ausgedrückt als ein Prozentsatz, wird nachfolgend als das Tastverhältnis bezeichnet. Vorzugsweise weist jedes Steuerintervall acht volle Zyklen des üblichen 60 Hz, 240 Volt Wechselspannungssignals auf, was einer Zeitperiode von etwa 133 Millisekunden entspricht. Jede Steuerperiode enthält 32 Steuerintervalle, was einer Zeitperiode von etwa 4 Sekunden entspricht. Die Dauer für das Steuerintervall und die gewählte Steuerperiode liefern einen zufriedenstellenden Bereich von Wärmeeinstellungen für eine gewünschte Kochleistung und können programmiert werden, um eine effektive Ausnutzung des Mikroprozessor-Speichers zu erhalten. Es können jedoch selbstverständlich auch andere Steuerintervalle und Steuerperioden größerer und kleinerer Dauer in ähnlicher Weise verwendet werden. TABELLE I Leistungsstufe % Einschaltzeit Einschalt-Steuerintervalle pro Steuerperiode Hex Darst. Zählwert pro gespeistem Steuerintervall Zählwert pro Steuerperiode max. HEC Zählwert
Die elektronische Regeleinrichtung 46 implementiert selektiv einen der 16 unterschiedlichen Tastverhältnis-Leistungsstufen einschließlich einer Null- oder AUS-Stufe. Die Tabelle 1 zeigt die prozentuale Einschaltzeit, d. h. das Tastverhältnis und die Anzahl der leitenden Steuerintervalle pro Steuerperiode für die verfügbaren Leistungsstufen.
Das Element 12 arbeitet als eine Automatik-Oberflächeneinheit. Zur Verwendung als eine einzelne Oberfläche kann der Benutzer entweder den Brat- oder Koch-Modus durch Handhabung des Betriebsartenschalters 22 wählen. Zum Betrieb der Oberflächeneinheit 12 im Tandem mit der Einheit 14 in dem Back-Modus wählt der Benutzer den Brat-Modus über den Schalter 22 und den Back-Modus durch Betätigung des Back- Knopfes 23. Da sich die vorliegende Erfindung auf den Back- Betriebsmodus bezieht, wird hier nur der Brat-Modus für die Oberflächeneinheit 12 beschrieben. Ein geeigneter Koch-Modus ist in der US-PS 4 493 980 beschrieben und beansprucht, deren Offenbarung durch diese Bezugnahme hier auf genommen wird.
Wenn zunächst der Brat-Modus betrachtet wird, der für das Element 12 implementiert wird, wenn es einzeln oder im Tandem mit dem Element 14 für die Back-Anwendung in Betrieb gesetzt wird, so soll diese Betriebsart die Temperatur des Utensils schnell auf den gewählten, relativ schmalen Betriebstemperaturbereich bringen, während extensive Temperatur-Überschwingungen und -Unterschwingungen vermieden werden, die die Garleistung nachteilig beeinflussen können.
Um ein rasches thermisches Ansprechverhalten auf eine Erhöhung in der Temperatureinstellung, entweder von AUS oder von einer zuvorgewählten Wärmeeinstellung, zu erleichtern, wird das Heizelement 12 bei einem transienten Leistungspegel betrieben, der durch die elektronische Regeleinrichtung als eine Funktion der Differenz zwischen dem stationären Temperaturbereich und der abgetasteten Utensiltemperatur bestimmt wird, wenn die abgetastete Utensiltemperatur kleiner als der stationäre Temperaturbereich für die gewählte Wärmeeinstellung ist. Wenn sich diese Temperaturdifferenz Null nähert, nähert sich der Pegel der zugeführten Leistung dem stationären Pegel.
Für einen stationären Betrieb ist jeder Brat-Modus-Wärmeeinstellung ein stationäres Tastverhältnis oder eine Leistungsstufe zugeordnet, die in typischer Weise beladene Kochutensilien in dem entsprechenden stationären Temperaturbereich nach der transienten Aufwärmperiode halten soll. Wenn die abgetastete Utensiltemperatur den stationären Temperaturbereich überschreitet, wird das Heizelement abgeschaltet. Wenn die abgetastete Utensiltemperatur unter dem stationären Temperaturbereich abfällt, wird die dem Heizelement zugeführte Leistung wieder nach oben eingestellt, als eine Funktion der Temperaturdifferenz, außer daß, wenn der stationäre Bereich erreicht worden ist, die Aufwärtseinstellung als eine Funktion der Temperaturdifferenz wenigstens doppelt so groß ist wie die Einstellung, die während der Aufwärmphase gemacht wird, um so die abgetastete Utensiltemperatur schnell in ihren stationären Bereich zurückzubringen. TABELLE II Hexadezimale Darstellung der Einstellungen gewählte Wärmeeinstellung Brat-Modus stationärer Utensiltemperaturbereich stationärer Leistungspegel M(KB)
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird jedes der Heizelemente 14-18 als eine reguläre Oberflächeneinheit betrieben. Der Benutzer wählt die gewünschte Leistungseinstellung durch Handhabung des entsprechenden Steuerknopfes 28-32. Die Regeleinrichtung 46 schaltet dann das zugeordnete Heizelement für die Anzahl von Steuerintervallen während jeder Steuerperiode ein, um das Tastverhältnis zu implementieren, das der gewählten Wärmeeinstellung zugeordnet ist. Das Tastverhältnis für jede der Wärmeeinstellungen ist in Tabelle I gezeigt.
Im Back-Modus wird das Backblech über der Automatik-Oberflächeneinheit 12 und der Standard-Oberflächeneinheit 14 angeordnet. Die Back-Temperatur wird durch den Temperatursensor 34 der Automatik-Oberflächeneinheit gemessen. Es sei daran erinnert, daß es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die Ausgangsleistung für die Standard-Oberflächeneinheit automatisch einzustellen, um für eine relativ gleichmäßige Temperaturverteilung in dem Backblech bei der vom Benutzer gewählten Temperatur zu sorgen. TABELLE III Leistungsstufe % Einschaltzeit 15 cm Std. (Watt) (Element 14) Backen AUS
Die Erzielung einer gleichmäßigen Temperaturverteilung wird unter stationären Bedingungen, d. h. nachdem beide Oberflächeneinheiten auf die stationäre Temperatur erhitzt worden sind, kompliziert gemacht, weil die Automatik-Oberflächeneinheit, die für einen Back-Betrieb vorgesehen ist, eine Einheit mit höherer Wattzahl ist als die Standard-Oberflächeneinheit. Es sei daran erinnert, daß das Element 12 drei Elemente aufweist, die selektiv parallel geschaltet werden können. Genauer gesagt, der Benutzer kann das innerste Elemente 12(a) allein, Elemente 12(a) und 12(b) parallel oder alle drei parallel für einen normalen Betrieb der Automatik-Oberflächeneinheit wählen. Für die Back-Anwendung werden die Elemente 12(b) und 12(c) parallel gespeist. Bei einem Betrieb mit 100% Tastverhältnis beträgt die Ausgangsnennleistung für diese Konfiguration 1.870 Watt. Die Standard-Oberflächeneinheit 14 hat, wenn sie bei 100% Tastverhältnis betrieben wird, eine Nennleistung von 1.350 Watt. Die Ausgangsleistung für jede Einheit für die 15 verfügbaren Leistungsstufen ist in Tabelle III gezeigt. Wie in Tabelle III gezeigt ist, hat der Betrieb beider Einheiten bei dem gleichen Tastverhältnis zur Folge, daß die Ausgangsleistung für das Element 12 etwa 30% höher als die Ausgangsleistung für das Element 14 ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine relativ gleichförmige Temperaturverteilung unter stationären Bedingungen dadurch erreicht, daß das Standard-Heizelement bei einer Leistungsstufe betrieben wird, die als eine Funktion der der Automatik-Oberflächeneinheit zugeführten Leistung festgelegt wird, welche die Nennleistungsdifferenz zwischen den zwei Elementen kompensiert. In Tabelle III sind diagonal gestrichelte Linien zwischen relativ gleichen Ausgangsleistungsstufen gezogen. Beispielsweise beträgt die Ausgangsleistung des Elements 12, wenn es bei der Leistungsstufe 2 (6,5% Tastverhältnis) betrieben wird, 122 Watt, was die gleiche Leistung wie die Ausgangsleistungsstufe für das Element 14 ist, wenn es bei der Leistungsstufe 3 (9% Tastverhältnis) betrieben wird. Wie in Tabelle III gezeigt ist, wird, wenn die Leistungsstufen 2-5 an das Element 12 angelegt werden, etwa die gleiche Ausgangsleistung für das Element 14 in jedem Fall erreicht, indem es bei der nächst höheren Leistungsstufe betrieben wird, d. h. bei Stufe 3- 6. Ähnliches gilt, wenn die Leistungsstufen 6-13 an das Element 12 angelegt werden, dann wird etwa die gleiche Ausgangsleistung von dem Element 14 erhalten, indem um zwei Stufen höhere Leistungen angelegt werden, d. h. Stufe 8- 15. An dem extremen unteren Ende, Leistungsstufe 1, werden beide Einheiten bei der Leistungsstufe 1 betrieben. Am anderen Ende, wenn das Element 12 bei Leistungsstufen höher als 13 betrieben wird, überschreitet die Ausgangsleistung wesentlich die maximale Ausgangsleistung von dem Element 14 bei 100% Tastverhältnis. Somit ist in dem Backmodus die für das Element 12 zulässige Maximalstufe die Stufe 13. Durch Betreiben des Elements 14 bei der gleichen Stufe wie das Element 12 für die gewählte Stufe 1, um eine Stufe höher als das Element 12 für gewählte Stufen 2-5 und um zwei Stufen höher für die gewählten Stufen 6-13 wird die Ausgangsleistung für beide Oberflächeneinheiten auf etwa gleiche Stufen gesteuert, was eine relativ gleichförmige stationäre Erwärmung des Backbleches zur Folge hat.
Eine unerwünschte ungleichmäßige Erwärmung des Backbleches kann auch aus Anfangsbedingungen entstehen, bei denen beide Einheiten zu Beginn der Backvorgänge nicht in dem gleichen relativen Temperaturzustand sind. Beispielsweise kann die reguläre Oberflächeneinheit bereits heiß sein aufgrund einer früheren Benutzung, und die Automatik-Oberflächeneinheit kann auf Raumtemperatur sein. Es sei daran erinnert, daß in dem Brat-Modus die Automatik-Oberflächeneinheit zunächst bei einer Leistungsstufe gespeist werden kann, die viel höher als die stationäre Stufe für die gewählte Temperatur ist, um die Einheit schnell auf den gewünschten Temperaturbereich zu bringen. Da in der gerade beschriebenen Regelanordnung das Element 14 bei einer oder zwei Stufen höher als das Element 12 betrieben wird, wenn das Element 14 bereits an oder nahe der gewünschten Stufe ist, wenn der Backbetrieb beginnt, wird es während der Aufwärmphase für das Element 12 überversorgt, was zur Folge hat, daß der dem Element 14 nahegelegene Teil des Backblechs überhitzt wird. Vielleicht von noch größerer Bedeutung ist die umgekehrte Situation, in der das Element 14 auf Raumtemperatur ist, aber die Automatik-Oberflächeneinheit gerade bei einer relativ hohen Leistungsstufe betrieben worden ist und demzufolge recht heiß ist. In dieser Situation ist es wahrscheinlich, daß die abgetastete Utensiltemperatur den gewünschten stationären Bereich sehr schnell erreicht und danach nur der stationäre Leistungspegel an das Element 14 angelegt wird. Unter diesen Bedingungen wird sich das Element 14 relativ langsam aufwärmen, was möglicherweise einen wesentlichen Zeitverlust erfordert, bevor der dem Element 14 nahegelegene Teil des Backbleches in die Nähe der gewünschten Temperatur kommt. In diesem extremen Fall, bei dem die neu gewählte Back-Temperatur kleiner als die Betriebstemperatur ist, die während der früheren Benutzung des Elements 12 erreicht wurde, kann die abgetastete Utensiltemperatur sehr schnell den gewünschten Bereich überschreiten, und in diesem Fall fällt die dem Element 12 zugeführte Leistung auf Null ab, bis die abgetastete Utensiltemperatur in den gewünschten Bereich fällt, und das Element 14 erfordert eine sogar noch längere Zeit, um die dem Backblech nahegelegene Fläche auf die gewünschte Temperatur zu bringen.
Es sei daran erinnert, daß eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin besteht, eine Regelanordnung zu schaffen, die die Standard-Oberflächeneinheit übersteuert bzw. verstärkt speist, wenn die Standard-Einheit relativ kalt und die Automatik-Oberflächeneinheit relativ heiß ist, und die die Standard-Einheit ausschaltet, wenn sie relativ heiß und die Automatik-Oberflächeneinheit relativ kalt ist, um beide Oberflächen-Einheiten relativ schnell auf etwa den gleichen Heizpegel zu bringen für eine gleichförmige Erwärmung des Backbleches, und zwar unabhängig von den relativen Anfangstemperaturbedingungen der zwei Elemente.
Gemäß diesem Aspekt der Erfindung wird Temperaturinformation zum Abschätzen des Anfangszustandes der Automatikoberflächeneinheit 12 durch den Utensiltemperatursensor 34 geliefert. Es ist jedoch kein Temperatursensor für die Standard-Oberflächeneinheit 14 vorgesehen. Statt dessen ist ein Zähler, der als Energiezähler der Heizvorrichtung bezeichnet wird, in der elektronischen Steuerung implementiert, um für eine angenäherte Temperaturinformation über die Oberflächen-Einheit 14 zu sorgen. Der Energiezähler der Heizvorrichtung wird in der Weise inkrementiert und dekrementiert, daß sein Zählwert etwa proportional zur Temperatur des Elements 14 ist. Um die Anfangszustände der ungleichmäßigen Temperaturverteilung zu handhaben, wird die Versorgung der Standard-Oberflächeneinheit als eine Funktion der Leistung gesteuert, der der Automatik-Oberflächeneinheit zugeführt wird, und auch als eine Funktion der abgetasteten Utensiltemperatur und des Zählwertes des Energiezählers der Heizvorrichtung, um die Standard-Oberflächeneinheit 14 bei einem höheren als normalen Leistungspegel zu betätigen, wenn die Standard-Einheit relativ kalt und die Automatik-Oberflächeneinheit relativ heiß ist, und die Standard-Oberflächeneinheit zu untersteuern oder aus zuschalten, wenn die Standard-Einheit relativ heiß und die Automatik-Oberflächeneinheit relativ kalt ist.
Es wird deutlich, daß, da die ungleichmäßigen Anfangstemperaturbedingungen eine transiente ungleichmäßige Erwärmung des Backbleches unabhängig von der relativen Nennleistung der vorhandenen Oberflächen-Einheiten bewirken kann, dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung auf Kochherde, die Elemente mit gleichen Nennleistungen verwenden, und auch auf Herde anwendbar ist, in denen, wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel, Elemente mit unterschiedlichen Wattzahlen verwendet sind.
Der Energiezähler der Heizvorrichtung wird hier nur insoweit beschrieben, wie es für ein Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ist. Eine detailliertere Beschreibung des Konzeptes und weitere Beispiele von anderen Anwendungen der angenäherten Temperaturinformation, die von dem Zähler gewonnen wird, kann in den US-PS 4 551 618 und 4 443 690 gefunden werden.
Der Heizenergiezähler geht von der Vorstellung aus, daß die Temperatur eines Heizelements das Nettoenergiegleichgewicht des Heizelementes reflektiert. Wenn an das Heizelement zunächst bei Raumtemperatur eine Spannung angelegt wird, wird dem Heizelement aus der Spannungsversorgung Energie mit einer größeren Geschwindigkeit zugeführt als das Heizelement Energie abführt durch Strahlung und Leitung durch Wärmeübertragung an die Umgebung, woraus eine Nettoerhöhung des Energiepegels des Elements resultiert. Diese Nettoerhöhung des Energiepegels hat eine Erhöhung der Temperatur des Heizelements zur Folge. Schließlich erreicht das Heizelement eine Temperatur, bei der es Energie mit einer gleichen Geschwindigkeit abführt, mit der es Energie aus der Spannungsversorgung aufnimmt, und zu dieser Zeit gleicht sich die Temperatur aus und das System arbeitet in seiner stationären Phase oder dem stationären Modus. Wenn das Heizelement ausgeschaltet wird, gibt das Heizelement Energie ab, wodurch ein Temperaturabfall entsteht, bis die Temperatur des Heizelementes auf Raumtemperatur zurückkehrt.
Durch Inkrementieren und Dekrementieren eines Zählers mit Geschwindigkeiten, die den Geschwindigkeiten angenähert sind, mit der das Nettoenergiegleichgewicht des Heizelementes ansteigt oder abfällt, ist der Zählwert des Energiezählers zu jedem Zeitpunkt etwa proportional zu dem Nettoenergiewert, der durch eine bestimmte Temperatur gekennzeichnet ist. Somit ist es möglich, empirisch eine Zählerinkrementiergeschwindigkeit für jede Leistungseinstellung zu ermitteln, die etwa proportional zu der Geschwindigkeit des Temperaturanstieges oder des Energiezuwachses für das Heizelement für diese bestimmte Leistungseinstellung ist. Durch Inkrementieren des Zählers mit dieser Geschwindigkeit, wenn diese Leistungseinstellung gewählt ist, wird der Zählwert des Zählers etwa proportional zu der Temperatur des Heizelemente.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine inkrementale Geschwindigkeit gewählt, die für die gewünschte Nettoerhöhung in dem Zählwert am Ende von jeder Steuerperiode sorgt, die die angenäherte Temperaturerhöhung des Heizelementes während dieser Steuerperiode für das Tastverhältnis darstellt, bei dem das Element arbeitet. Die Anzahl von Zählwerten, um die der Energiezähler bei jedem gespeisten Steuerintervall für die verschiedenen Leistungseinstellungen inkrementiert wird, ist in Tabelle I gezeigt.
Die Inkrementiergeschwindigkeit pro Steuerperiode wird gewählt, um empirisch die Erhöhungsgeschwindigkeit der Temperatur des Heizelementes für jede Leistungseinstellung zu approximieren, indem versucht wird, die Kurve der Temperatur über der Zeit für das Heizelement bei jeder Leistungseinstellung linear zu approximieren. Es könnten verschiedene Approximierungstechniken verwendet werden, um die gewünschte Inkrementiergeschwindigkeit für jede Leistungseinstellung zu erreichen, was von dem gewünschten Genauigkeitsgrad abhängt. Es wurde gefunden, daß die linearen Approximierungen, die als konstante Inkrementiergeschwindigkeiten pro Steuerperiode in Tabelle I ausgedrückt sind, für zufriedenstellende Resultate für die Funktionen sorgen, die durch die Regelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden. Dies resultiert aus einem Kompromiß zwischen Approximations-Genauigkeit und Implementations- Wirtschaftlichkeit. Wenn eine größere Genauigkeit gewünscht wird, könnten Geschwindigkeiten, die präziser an jede Leistungseinstellung angepaßt sind, empirisch ermittelt und auf einfache Weise implementiert werden, aber auf Kosten einer wesentlichen Vergrößerung der erforderlichen Mikroprozessor-Speicherkapazität.
Eine unterschiedliche Dekrementiergeschwindigkeit für verschiedene Leistungsgruppen ist implementiert in Abhängigkeit von Änderungen von höheren zu niedrigeren Leistungseinstellungen und auch für die AUS-Einstellung. Wie in Tabelle I gezeigt ist, sind maximale Zählwerte für die verschiedenen Leistungseinstellungen vorgesehen. Die Leistungseinstellungen 1-3 haben einen maximalen Zählwert von 4.096, die Leistungseinstellungen 4-6 haben einen maximalen Zählwert von 5.120, die Leistungseinstellungen 7- 10 haben einen maximalen Zählwert von 6.144 und die Einstellungen 11-15 haben einen maximalen Zählwert von 8.192. Es ist empirisch ermittelt worden, daß die maximalen Zählwerte für zufriedenstellende Approximationen der maximalen Temperatur des Heizelementes sorgen. Offenbar würde eine genauere Approximation entstehen, wenn für jede einzelne Leistungseinstellung ein unterschiedlicher maximaler Zählwert verwendet werden würde.
In dem speziellen Fall der Verwendung des Energiezählers der Heizvorrichtung mit einer ein Backblech erwärmenden Oberflächeneinheit wurde eine enge Korrelation zwischen der Backblechtemperatur und dem Energiezählwert der Heizvorrichtung empirisch festgelegt. Die empirische Relation zwischen der Temperatur und dem in Tabelle IV gezeigten Zählwert des Energiezählers wurde gemessen, indem die Oberflächeneinheit bei voller Leistung betrieben und die Oberflächentemperatur des Backbleches über der Oberflächeneinheit mit einem Thermoelement gemessen wurde. Weiterhin wurde gefunden, daß die Art des Gutes auf dem Backblech eine vernachlässigbare Wirkung auf diese Relation hat. Infolgedessen kann in dem Back-Modus der Zählwert des Energiezählers verwendet werden, um die Backblechtemperatur nahe dem Element 14 angenähert nachzuführen. TABELLE IV HEC Zählwert Backblech-Oberflächentemperatur
Wie bereits ausgeführt wurde, ist es die Aufgabe dieses Aspektes der Erfindung, Anfangstemperaturunterschiede zwischen der Automatik-Oberflächeneinheit und der Standard- Oberflächeneinheit zu erfassen und die Standard-Oberflächeneinheit nach Bedarf verstärkt oder vermindert zu speisen, um beide Einheiten schnell auf etwa die gleiche Temperatur zu bringen, um für eine gleichförmige Temperaturverteilung über dem Backblech zu sorgen. Zu diesem Zweck wird eine erste vorbestimmte Referenztemperatur festgelegt, um eine relativ kalte Automatik-Oberflächeneinheit zu definieren. Wenn die abgetastete Utensiltemperatur kleiner als diese Referenztemperatur ist, wird sie als relativ kalt betrachtet. In ähnlicher Weise wird ein erster vorbestimmter Referenz-Energiezählwert der Heizvorrichtung festgelegt, um eine relativ heiße Standard-Oberflächeneinheit zu definieren. Wenn der Zählwert des Energiezählers diesen Zählwert überschreitet, wird sie als relativ heiß betrachtet. Wenn die abgetastete Utensiltemperatur kleiner als die erste Referenztemperatur ist und der Energiezählwert den ersten Referenz-Zählwert überschreitet, wird die Standard-Einheit untersteuert, d. h. bei der normalen Leistungsstufe oder darunter betrieben und vorzugsweise ausgeschaltet, bis die abgetastete Utensiltemperatur die erste Referenz-Temperatur überschreitet, um eine ungleichmäßige Erwärmung, die aus einer vorgeheizten Standard-Oberflächeneinheit resultiert, schnell zu verkleinern.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Automatik-Oberflächeneinheit als relativ kalt betrachtet, wenn die abgetastete Utensiltemperatur kleiner als 46,7ºC beziehungsweise 116ºF ist. Das Element 14 der Standard-Oberflächeneinheit wird als relativ heiß betrachtet, wenn der Energiezählwert größer als 6K ist, was angibt, daß die Oberflächen-Einheit 14 den stationären Temperaturpegel für die Leistungsstufe 10 (siehe Tabelle I) überschreitet. Wenn die abgetastete Utensiltemperatur kleiner als 46,7ºC beziehungsweise 116ºF ist, und der Energiezählwert der Heizvorrichtung 6K überschreitet, wird die Standard-Einheit ausgeschaltet, damit sich die Standard-Einheit in Richtung auf die abgetastete Utensiltemperatur abkühlen kann.
Die Referenz-Temperatur wurde mit 46,7ºC beziehungsweise 116ºF gewählt, weil dies der tiefste Temperatur-Schwellenwert ist, der bei Verwendung der Temperaturmeßeinrichtung des dargestellten Ausführungsbeispiels ermittelbar ist. Der Energie-Referenz-Zählwert der Heizvorrichtung von 6K (tatsächlich 6.144) wurde empirisch gefunden, daß er für eine zufriedenstellende Leistungsfähigkeit sorgt. Es dürfte jedoch allgemein verständlich sein, daß der präzise Wert dieser Referenzen nicht kritisch ist. Die Funktion der Referenzen besteht darin, eine genügend große Temperaturdifferenz zu bezeichnen, daß eine Korrektur wünschenswert ist. Irgendwelche anderen Werte, die diese Funktion ausüben, könnten in ähnlicher Weise verwendet werden.
Um eine ungleichmäßige Erwärmung aufgrund einer vorgewärmten Automatik-Oberflächeneinheit und einer relativ kalten Standard-Oberflächeneinheit zu vermindern, blickt das Regelsystem auf die abgetastete Utensiltemperatur und die gewählte Temperatureinstellung. Wenn die Utensiltemperatur größer als ein geeigneter vorbestimmter Referenzwert ist, dann wird auf den Energiezähler der Heizvorrichtung geschaut, um zu ermitteln, ob die Standard-Oberflächeneinheit 14 genügend kalt ist, um einen Extra-Leistungsschub zu erfordern, um auf die Temperatur zu kommen.
Zu diesem Zweck wird vorteilhafter Nutzen gezogen aus der Korrelation zwischen der Backblechtemperatur nahe der Oberflächeneinheit 14 und dem Zählwert des Energiezählers der Heizvorrichtung (Tabelle IV). Wenn die abgetastete Utensiltemperatur einen oder mehrere repräsentative Werte erreicht, wird der Energiezählwert überwacht, um zu ermitteln, ob die Standard-Oberflächeneinheit entsprechende Werte erreicht hat. Wenn nicht, wird die Standard-Oberflächeneinheit übersteuert, d. h. es wird eine Leistungsstufe, die höher als die normale Leistungsstufe ist, an die Standard-Oberflächeneinheit angelegt, bis der entsprechende Referenz-Zählwert erreicht ist. Um eine Überhitzung der Standard-Oberflächeneinheit zu vermeiden, sollten die Referenz- Zählwerte des Energiezählers so gewählt sein, daß sie mit Temperaturen korrelieren, die etwas kleiner als die entsprechenden Referenzwerte der abgetasteten Utensiltemperaturen sind.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei repräsentative Temperaturwerte und entsprechende Energie-Zählwerte vorgesehen, von denen einer oder mehrere verwendet werden in Abhängigkeit von der implementierten, vom Benutzer gewählten Temperatur. Der erste repräsentative Referenz-Temperaturwert ist 46,7ºC beziehungsweise 116ºF. Der entsprechende Referenz-Zählwert des Energiezählers ist 512, der eine Backblechtemperatur von etwa 39,4ºC beziehungsweise 103ºF darstellt. Wenn die abgetastete Utensiltemperatur höher als 46,7ºC ist und der Energiezählwert kleiner als 512 ist, wird die Standard-Oberflächeneinheit 14 übersteuert, wenigstens bis der Zählwert 512 erreicht.
Für die ersten drei Temperatureinstellungs-Wahlen KB=1-3 ist die gewünschte stationäre Backblechtemperatur in dem Bereich von 46,7º-74ºC. Somit ist für diese Einstellungen eine Übersteuerung der Standard-Oberflächeneinheit, nachdem der Zählwert 512 erreicht hat, nicht erforderlich und kann eine Überhitzung des Backbleches nahe dem Element 14 bewirken. Deshalb wird eine Übersteuerung der Oberflächeneinheit 14 beendet, wenn der Energie-Zählwert 512 für die Wärmeeinstellungen 1-3 erreicht.
Für höhere Wärmeeinstellungen werden ein zweiter repräsentativer Referenz-Temperaturwert von 60ºC beziehungsweise 140ºF und ein Zählwert von 768 entsprechend einer Backblechtemperatur nahe der Einheit 14 von etwa 49,4ºC beziehungsweise 121ºF verwendet. Wenn die abgetastete Utensiltemperatur höher als 60ºC ist und der Zählwert des Energiezählers kleiner als 768 ist, wird die Standard-Oberflächeneinheit übersteuert, bis der Zählwert 768 erreicht. Als eine weitere Verbesserung wird ein zusätzlicher Wert in ähnlicher Weise verwendet. Der Temperatur-Referenzwert ist 74ºC beziehungsweise 165ºF und der Referenz-Zählwert ist 1.024 entsprechend einer Backblechtemperatur von etwa 60ºC. Wenn die abgetastete Utensiltemperatur höher als 74ºC ist, wird das Standard-Element 14 übersteuert, bis der Energiezählwert 1.024 erreicht. Um jedoch eine Überhitzung des Elements 14 für die gewünschte Temperatureinstellung von 79,5ºC beziehungsweise 175ºF (KB=4) zu vermeiden, sollte das Element nicht über den Zählwert von 768 hinaus übersteuert werden, wenn nicht die gewählte Temperatur 93,3ºC beziehungsweise 200ºF oder darüber (KB > 4) beträgt.
Wenn die abgetastete Utensiltemperatur, der Energiezähler der Heizvorrichtung und die Temperatureinstellungszustände anzeigen, daß die Standard-Oberflächeneinheit zu übersteuern ist, wird die Standard-Einheit bei einer Leistungsstufe gespeist, die sechs Stufen höher ist als die Leistungsstufe, die dann der Automatik-Oberflächeneinheit zugeführt ist, die der maximalen Leistungsgrenze bei Leistungsstufe 15 ausgesetzt ist, bis der Zählwert des Energiezählers der Heizvorrichtung den entsprechenden Referenzwert überschreitet, und zu dieser Zeit kehrt die Leistungsregelung in den stationären Modus zurück.
Es können selbstverständlich zusätzliche oder weniger Referenzwerte verwendet werden als die drei, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel verwendet sind, da dies nur von den Leistungsbedürfnissen abhängt. In ähnlicher Weise wurde gefunden, daß die Referenzwerte, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel verwendet sind, in zufriedenstellender Weise die Funktion des Identifizierens der Existens einer unerwünschten Temperaturdifferenz zwischen der Automatik-Oberflächeneinheit und der Standard-Oberflächeneinheit ausüben und eine Korrektur dieses Zustandes erleichtern. Innerhalb des Erfindungsgedankens könnten auch andere Werte in ähnlicher Weise verwendet werden.
Es folgt nun eine Beschreibung von einem Ausführungsbeispiel einer Regelschaltung zum Ausführen der Regelanordnung gemäß dieser Erfindung.

SCHALTUNGSBESCHREIBUNG

Eine Regelschaltung, die als Beispiel die vorstehend beschriebenen Betriebsarten implementiert und ein Ausführungsbeispiel der Back-Leistungsregelanordnung der vorliegenden Erfindung darstellt, ist in der vereinfachten schematischen Form in Fig. 5 gezeigt. Leistung zur Speisung von Heizelementen 12-18 wird durch Anlegen eines üblichen Wechselspannungssignals mit einer Frequenz von 60 Hz und einer Spannung von entweder 120 oder 240 Volt an die Anschlüsse L1 und L2 geliefert. Die Heizelemente 12-18 sind in einer elektrischen Parallelschaltung an den Leitungen L1 und L2 über Relais-Schließkontakte 78A-78D angeordnet, die durch Relaisspulen 80A-80D beziehungsweise Leistungssteuertriacs 82A-82D gesteuert werden. Jede der Ein/Aus- Relaisspulen 80A-80D ist zwischen einer Gleichspannungs- Referenzspannungsversorgung von VR und System-Ground über EIN/AUF-Schalterkontakte 84A-84D in Reihe geschaltet. Jeder der Schalterkontakte 84A-84D ist mechanisch in üblicher Weise (schematisch dargestellt), mit Steuerknöpfen 32 -36 verbunden, so daß jeder der Schalterkontakte 84A-84D in seiner Öffnungsstellung ist, wenn sein zugeordneter Steuerknopf in seiner Schließstellung ist. Eine Bewegung seines zugeordneten Steuerknopfes von seiner Aus-Stellung bringt den Schalter in seine Schließstellung, wobei die zugeordnete Spule der Spulen 80A-80D erregt wird, die ihrerseits zugeordnete Kontakte 78A-78D schließt, um dadurch zu ermöglichen, daß das entsprechende Leistungssteuertriac 82A-82D die Erregung des entsprechenden Heizelementes steuert.
Das Heizelement 12 ist ein 3-in-1 Heizelement, das drei Widerstandselemente 12(A)-12(C) aufweist, die durch Relaiskontakte 85(1), 85(2) und 85(3) selektiv parallel geschaltet werden. Diese Elemente sind auf entsprechende Weise strukturell konfiguriert als konzentrische wendelförmige Elemente, wobei das innerste Element das Element 12(A) und das äußerste Elemente das Element 12(C) ist. Wenn eine derartige Einheit als eine übliche Automatik-Oberflächeneinheit verwendet wird, kann der Benutzer wählen, daß nur die innerste Spule 12(A) durch die Steuerschaltung gespeist wird oder 12(A) und 12(B) oder alle drei, was von dem Durchmesser des zu erwärmenden Utensils abhängt. 12(A) alleine funktioniert als ein 10 cm (4 Zoll) Element, 12(A) und 12(B) zusammen arbeiten als ein 15 cm (6 Zoll) Element und alle drei zusammen arbeiten als ein 20 cm (8 Zoll) Element. Für einen Backbetrieb werden die äußeren zwei Elemente 12(B) und 12(C) gespeist. Der Wählschalter 83 ermöglicht es dem Benutzer, die 10 cm, 15 cm oder 20 cm Konfigurationen oder die Back-Konfiguration zu wählen, indem der Schalter 83 in die Positionen S, M, L beziehungsweise G geschaltet wird. Der Wählschalter 83 wird in die gewünschte Stellung gebracht, indem der Benutzer den Steuerknopf 23 (Fig. 1) betätigt.
Die Relaiskontakte 85(1)-85(3) werden durch Relaisspulen gesteuert, die auf entsprechende Weise mit 86(1)-86(3) bezeichnet sind und die gemäß der Stellung des Wählschalters 83 selektiv erregt werden. Die Spulen 86(1)-86(3) sind auf der einen Seite miteinander verbunden. Sperrdioden 87 und 88 sind zwischen die andere Seite der Spulen 86(1) und 86(2) beziehungsweise zwischen 86(2) und 86(3) geschaltet. Die Spule 86(2) ist über eine Diode 89 und einen der Stellung M entsprechenden Kontakt des Schalters 83 mit Ground verbunden. Die Spule 86(3) ist in ähnlicher Weise über eine Diode 90 und dem der Stellung L entsprechenden Kontakt des Schalters 83 mit Ground verbunden. Die Spulen 86(2) und 86(3) sind ebenfalls mit Ground verbunden über Dioden 91 beziehungsweise 92 und dem der Stellung G entsprechenden Kontakt des Wählschalters 83. Wenn bei dieser Anordnung der EIN/AUS-Schalter 84A geschlossen ist, d. h. in seiner EIN-Stellung ist, und wenn der Wählschalter 83 in der Stellung S ist, geschlossen zum Kontaktstück S, dann wird die Spule 86(1) erregt und schließt die Kontaktstücke 85(1). Wenn der Wählschalter 83 in der Stellung M ist, ist ein Strompfad nach Ground für die Spule 86(1) über die Diode 87 gebildet, und die Spulen 86(1) und 86(2) sind beide erregt, wodurch die Relaiskontaktstücke 85(1) und 85(2) geschlossen werden. Wenn der Schalter 83 in der Stellung L ist, ist ein Strompfad nach Ground für die Spule 86(1) über die Dioden 87 und 88 gebildet, für die Spule 86(2) über die Diode 88 und für die Spule 86(3), was eine Erregung aller drei Spulen zur Folge hat, wodurch die Relaiskontakte 85(1), 85(2) und 85(3) geschlossen werden.
In der Schalterstellung G, der Back-Stellung, werden Strompfade für die Spulen 86(2) und 86(3) über die Dioden 91 beziehungsweise 92 gebildet, wodurch die Kontaktstücke 85(2) und 85(3) geschlossen werden und die Spule 86(1) stromlos gemacht wird.
Wenn die entsprechenden Kontaktstücke 85(1)-85(3) durch Betätigung des Knopfes 23 geschlossen sind, der den Schalter 83 steuert, wird die gewählte Kombination von Elemente 12(A)-12(C) als ein einziges Heizelement über das Triac 82A im Tastverhältnis gesteuert.
Zusätzlich zur Speisung der Elemente 12(B) und 12(C) ermöglicht der Wählschalter 83 in der Stellung G auch eine Versorgung des Heizelementes 14, das die Standard-Oberflächeneinheit ist, die in Verbindung mit der Automatik-Oberflächeneinheit in dem Back-Modus verwendet wird, indem der EIN/AUS-Schalter 84(B) geshuntet wird, um einen Strompfad für die Spule 80(B) über den EIN/AUS-Schalter 84(A), den Transistor Q1 und die Diode 93 zu bilden. Der Emitter des Transistors Q1 ist über den EIN/AUS-Schalter 84(A) mit der Referenz-Gleichspannung VR verbunden. Sein Kollektor ist mit der nicht geerdeten Seite der Spule 80(B) über die Diode 93 verbunden. Der Kollektor steht auch mit dem Eingangsport K2 des Mikroprozessors 78 über die Diode 93 und die Treiberschaltung 83A in Verbindung. Vorspannwiderstände 94 und 95 sind auf entsprechende Weise zwischen Emitter und Basis und Basis und dem der Stellung G entsprechenden Kontakt des Wählschalter 83 geschaltet. Wenn der Schalter 83 in der Stellung G ist, schaltet das Schließen des EIN/AUS- Schalters 84(A) den Transistor Q1 durch, wobei ein Strompfad nach Ground durch die Diode 93 und die Spulen 80(B) gebildet wird, wodurch die Kontakte 78(B) geschlossen werden zusätzlich zu der Schließung der Kontakte 78(A) und 85(2) und 85(3), wie es zuvor beschrieben wurde.
Der Mikroprozessor 72 steuert das Schalten der Leistungssteuertriacs 82A-82D durch Triggersignale, die an Ausgangsports R7, R6, R5 beziehungsweise R4 geliefert werden. Die Signale an den Ausgangsports R7, R6, R5 und R4 stehen mit dem Gate-Anschluß der zugeordneten Triacs über Treiberschaltungen 96A-96D in Verbindung. Bezüglich der Schaltungsanordnung 96A, die detaillierter gezeigt ist, wird das Triggersignal an R7 über einen invertierenden Pufferverstärker 98 an einen Stift 2 der Opto-Isolatorvorrichtung 97 angelegt. Stift 1 des Opto-Isolators 97 steht über einen Strombegrenzungswiderstand 99 mit der Referenz-Gleichspannungsversorgung in Verbindung. Der Ausgangsrückleitstift 4 des Opto-Isolators 97 steht über einen Strombegrenzungswiderstand 100 mit der Netzleitung L2 in Verbindung. Stift 6 ist mit dem Gate-Anschluß des Leistungssteuertriacs 82A verbunden, das mit dem Heizelement 12 in Reihe geschaltet ist. Das Triggersignal bei R7 wird durch den Verstärker 98 invertiert und spannt eine Leuchtdiode 101 des Opto-Isolators 97 in Vorwärtsrichtung durch, wodurch wiederum der bipolare Schalterabschnitt 102 des Opto-Isolators 97 durchgeschaltet wird, um ein Gate-Signal an das Leistungssteuertriac 82A anzulegen, wodurch dieses durchgeschaltet wird. Der Ausgang des Verstärkers 98 ist auch mit der Referenz- Gleichspannungsversorgung VR über meinen Strombegrenzungswiderstand 103 und eine Diode 104 verbunden. Die Treiberschaltungen 96B-96D sind in ähnlicher Weise konfiguriert.
Eine 60 Hz Pulskette wird durch eine übliche Nulldurchgangs-Detektorschaltung 105 erzeugt, die zwischen die Leitung L1 und den Eingangsport K8 des Mikroprozessors 72 geschaltet ist, um die Synchronisierung der Triac-Triggerung und anderer Vorgänge des Steuersystems mit den Nulldurchgängen des an die Leitungen L1 und L2 angelegten 60 Hz Wechselspannungssignals zu erleichtern.
Die Eingangssignale bezüglich der abgetasteten Utensiltemperatur werden an den Mikroprozessor 72 über Temperaturabtastmittel geliefert, die eine Thermistor-Vorrichtung 106 aufweist, einem linearisierenden Präzisionswiderstand 107 parallel und mit einem Präzisions-Widerstand 108 in Reihe geschaltet ist, die eine Spannungsteilerspaltung bilden, die durch eine stabilisierte +9 Volt Gleichspannungsversorgung gespeist ist. Die Teilerschaltung ist über einen Transistor Q&sub2; mit Ground verbunden. Die Verbindungsstelle des Thermistors 106 und des Widerstandes 108 ist mit dem Eingangsport A1 des Mikroprozessors verbunden. Die analoge Spannung an diesen Punkt ist proportional zu der durch den Thermistor abgetasteten Temperatur. Der Mikroprozessor 72 hat einen internen 8-Bit A/D Wandler, der zwischen Spannungsschienen AVSS und AVDD arbeitet, die auf 9 Volt Gleichspannung beziehungsweise 4 Volt Gleichspannung gesetzt sind, um eine 5 V Spannungsschwingung zu bilden. Der interne A/D Wandler mißt das Eingangsspannungssignal bei A1 und wandelt dieses Signal in einen entsprechenden Digitalwert um. In der Tabelle V sind entsprechende Werte des Thermistor-Widerstandes und entsprechende Temperatur- und analoge Spannungswerte aufgelistet. Weiterhin ist in Tabelle V die hexadezimale Darstellung des entsprechenden 8- Bit Binärcodes dargestellt, der aus der A/D Wandlung der analogen Spannungswerte resultiert.
Der Transistor Q2 arbeitet zusammen mit Vorspannwiderständen 110 und 111 als eine Sperrschaltung. Der Ausgangsport R12 des Mikroprozessors 72 ist mit der Basis des Transistors Q2 über den Widerstand 110 verbunden. Der Widerstand 111 ist zwischen den Emitter und die Basis des Transistors Q2 geschaltet. Die Funktion der Sperrschaltung besteht darin, nur dann einen Stromfluß durch den Thermistor 106 zu gestatten, wenn Temperaturmessungen gemacht werden. Wenn eine Temperaturmessung durchgeführt werden soll, setzt zu diesem Zweck der Mikroprozessor 72 den Ausgang R12, wodurch eine positive Spannung an die Basis des Transistors Q2 über den Widerstand R10 angelegt wird, wodurch der Transistor Q2 durchgeschaltet wird. Nachdem das Temperatur-Eingangsignal erhalten worden ist, wird der Widerstand R12 zurückgesetzt, wodurch der Transistor Q2 und der Thermistor 106 nicht-leitend gemacht werden. TABELLE V Temperatur Widerstand Analogspannung Hex Darst. Dez. Darst.
Benutzereingaben werden in den Mikroprozessor 72 über eine Koch/Brat-Moduswähl-Schalteinrichtung 22, eine Wärmeeinstellungs-Wähleinrichtung 50, die Eingangspotentiometer 112(A)-(D) aufweist, die auf entsprechende Weise den Heizelementen 12-18 zugeordnet sind, und den Wählschalter 23 eingegeben. Der Moduswählschalter 22 ist direkt zwischen den Ausgangsport R2 und den Eingangsport K4 des Mikroprozessors 72 geschaltet. Die offenen und geschlossenen Zustände des Schalters 22 bezeichnen die Wahl des allgemeinen Koch-Modus beziehungsweise des Brat-Modus. Der Mikroprozessor 72 ermittelt den Zustand des Schalters 22, indem periodisch ein logisches H-Signal an R3 erzeugt und das Eingangssignal an K4 überwacht wird. Das Eingangssignal bei K2 des Mikroprozessors 72 informiert den Mikroprozessor, ob der Back-Modus gewählt worden ist. Die Eingangsgröße K2 wird von dem Kollektor des Transistors Q2 und der Treiberschaltung 83A abgeleitet. Es sei daran erinnert, daß, wenn der Schalter 83 in der Stellung G, der Back-Position, ist, der Transistor Q1 durchgeschaltet ist. Das resultierende Stromsignal wird in die Treiberschaltung 83A eingegeben, wodurch ein logisches H- oder 1-Signal an den Eingang K2 geliefert wird, das anzeigt, daß der Back-Modus gewählt worden ist. Wenn der Transistor Q1 sperrt, tritt an K2 ein logisches L- oder 0-Signal auf.
Jedes der Eingangspotentiometer 112(A)-(D) ist zwischen eine stabilisierte 9 Volt Gleichspannung und eine stabilisierte 4 Volt Referenz-Gleichspannungsversorgung geschaltet. Jeder der Abgriffarme 113(A)-(D) der Potentiometer 112(A)-(D) ist auf entsprechende Weise mit dem A/D Eingangsport A2 des Mikroprozessors 72 über eine Multiplexschaltung 114 verbunden. Jeder Abgriffarm wird durch Drehung von einem entsprechenden der Steuerknöpfe 26 -32 durch den Benutzer positioniert. Die Spannung zwischen dem Abgriffarm und der 4 Volt Versorgung ist ein analoges Signal, das die gewählte Wärmeeinstellung darstellt. Der interne A/D Wandler des Mikroprozessors 72, der vorstehend kurz beschrieben wurde, zum Verarbeiten der Temperatureingaben verarbeitet die an A2 auftretenden analogen Spannungen, die die vom Benutzer eingegebenen Einstellungen in Multiplexform darstellen.
Die Multiplexschaltung 114 weist eine übliche Decodierschaltung 116, die so aufgebaut ist, daß sie als ein 3-Leitungs-auf-4-Leitungs-Decoder arbeitet, und eine Steuerschaltung 118 auf, die das entsprechende Abgreifarm-Spannungssignal an den Eingangsport A2 des Mikroprozessors liefert. Der Multiplexvorgang wird durch Abtastsignale gesteuert, die an Ausgangsports R0, R1 und R2 generiert werden, die mit Eingangsports A, B und C des Decoders 116 verbunden sind. Vorspannwiderstände 117, 119 und 121 sind zwischen R0, R1 beziehungsweise R2 und Ground geschaltet. Die Decoderausgänge Q1-Q4 sind mit den Steuerports A-D der Steuerschaltung 118 verbunden. Die Eingangports A-D der Steuerschaltung 118 sind auf entsprechende Weise direkt mit den Abgriffarmen 113(D)-(A) verbunden. Die Ausgangsports A -D der Steuerschaltung 118 sind gemeinsam mit dem Eingangsport A2 des Mikroprozessors 72 verbunden. Die Abtastsignale an R0, R1 und R2 generieren der Reihe nach Befähigungssignale an den Ausgängen Q1-Q4. Diese Befähigungssignale werden an die Steuereingänge der Steuerschaltung 118 angelegt, um der Reihe nach die analogen Abgreifarm-Spannungssignale von den Eingangsports A-D an A2 des Mikroprozessors 72 anzulegen.
Die Verarbeitung der entstehenden digitalisierten Temperatur- und Leistungseinstellungs-Eingangssignale wird in Verbindung mit der folgenden Beschreibung des Steuerprogramms beschrieben.
Die folgenden Komponentenwerte sind zur Verwendung in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 geeignet. Diese Werte stellen nur Beispiele dar und sollen in keiner Weise den Schutzumfang der beanspruchten Erfindung einschränken. Festwiderstände Transistoren 1% Genauigkeit Integrierte Schaltungen Integrierte Schaltung Potentiometer Thermistor Mikroprozessor Texas Instruments Dioden Triacs General Electric

Beschreibung des Steuerprogramms

Der Mikroprozessor 72 ist auf die Kundschaft zugeschnitten, um Steuerfunktionen gemäß dieser Erfindung auszuführen, um den Festwertspeicher (ROM) des Mikroprozessors 72 permanent zu konfigurieren, um vorbestimmte Steuerinstruktionen zu implementieren. Fig. 6 bis 16 sind Fließbilder, die die Steuerroutinen darstellen, die in dem Steuerprogramm des Mikroprozessors 72 enthalten sind, um die Steuerfunktionen gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen. Aus diesen Diagrammen kann ein Fachmann in der Programmierungstechnik einen Satz von Steuerinstruktionen für eine permanente Speicherung in dem ROM des Mikroprozessors 72 herstellen. Der Einfachheit und Kürze halber werden die nachfolgenden Steuerroutinen in bezug auf die Implementation der Steuer- Algorithmen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es sei jedoch bemerkt, daß zusätzlich zu den Steuerfunktionen der hier beschriebenen Steueranordnung andere Steuerfunktionen vorgesehen sein können, die in Verbindung mit anderen Betriebscharakteristiken des Herdes auszuführen sind. Instruktionen zum Ausführen der in den Diagrammen beschriebenen Routinen können mit Instruktionen und Routinen für andere Steuerfunktionen verschachtelt werden, die nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind.
Das Steuerprogramm besteht aus einer Folge von Routinen, die mit Informationen arbeiten, die in dem Arbeitsspeicher (RAM) des Mikroprozessors 72 gespeichert sind. Der RAM- Speicher ist in vier Files angeordnet, wobei jeder Oberflächeneinheit ein File zugeordnet ist. Ein Register, das als X-Register bezeichnet ist, wird verwendet, um das jeweils gewünschte File der vier Files zu adressieren. Das Steuerprogramm wird einmal während jedes Steuerintervalls für jede Oberflächeneinheit ausgeführt, wobei das Steuerprogramm für aufeinanderfolgende RAM-Files sequentiell ausgeführt wird.

START-Routine - Fig. 6

In diese Routine wird am Beginn von jedem Steuerintervall eingetreten. Ihre Funktion besteht darin, das entsprechende RAM-File für den nachfolgenden Durchlauf durch das Steuerprogramm aufzurufen. Ein Zähler ist in jedem RAM-File vorgesehen, der als ein SU (Oberflächen-Einheit) -Zähler bezeichnet ist. Jeder SU-Zähler arbeitet als ein vier Zählwerte aufweisender Ringzähler und wird zum sequentiellen Aufrufen der RAM-Files verwendet, so daß jedes RAM-File bei jedem vierten Durchlauf durch das Steuerprogramm aufgerufen wird.
Gemäß Fig. 6 werden am Block 186 die SU-Zähler in allen vier Files, X=0, 1, 2, 3, inkrementiert. Abfragen 188, 190 und 192 bestimmen den SU-Zählwert und rufen das entsprechende RAM-File 0, 1, 2 und 3 über Blöcke 194, 196, 198 und 200 für SU gleich 1, 2, 3 beziehungsweise 4 auf. Der Block 202 setzt (set) alle SU-Zähler auf Null, wenn SU gleich 4 ist.
Nachdem das entsprechende RAM-File gewählt ist, verzweigt (Block 204) das Programm zur Benutzer-Eingaberoutine gemäß Fig. 7.

BENUTZER-EINGABE-Routine - Fig. 7

Die Funktion dieser Routine besteht darin, die Multiplexierung der vom Benutzer gewählten Wärmeeinstellungs-Eingabesignale am Eingangsport A2 über die Multiplexierschaltung 114 (Fig. 5) zu steuern, um zu ermitteln, ob der Koch- oder Brat-Modus für die Automatik-Oberflächeneinheit gewählt worden ist, und um zu ermitteln, ob der Back-Modus gewählt worden ist.
Es sei daran erinnert, daß das Steuerprogramm einmal während jedes Steuerintervalls für jede Oberflächen-Einheit sequentiell ausgeführt wird. Die Abfragen 224-228 ermitteln, für welche Oberflächen-Einheit das Steuerprogramm arbeiten soll, d. h. welche Oberflächen-Einheit Gegenstand des gegenwärtigen Durchlaufes durch das Programm ist. Die drei regulären Oberflächen-Einheiten 14-18 sind auf entsprechende Weise mit SU0-SU2 bezeichnet; SU3 stellt die Automatik-Oberflächeneinheit 12 dar. Blöcke 230-236 generieren auf entsprechende Weise den entsprechenden Binärcode 110, 010, 110 und 001 an Ausgangsports R0, R1 und R2, um den entsprechenden der Abgreifarme 103A-103D durch die Steuerschaltung 118 zum Eingangsport A2 anzusteuern.
Wenn die Antwort an der Abfrage 228 Ja ist, wird angezeigt, daß das Programm für die Oberflächen-Einheit 14 ausgeführt wird, die ein Slave-Teil zur Automatik-Oberflächeneinheit in dem Back-Modus ist. Die Abfrage 237 prüft eine Markierung beziehungsweise Flag, die mit GBC bezeichnet ist, die gesetzt (set) ist, wenn der Back-Modus gewählt worden ist. Wenn sie gesetzt ist, verzweigt das Programm zu der Leistungsvergleichs-Routine, da, wie aus der Erläuterung der nachfolgenden Back- und M/S Vergleichs-Routinen deutlich werden wird, die Leistungsstufe für das Element 14 im Back- Modus in diesen Routinen unabhängig von der tatsächlichen Einstellung des Knopfes 28 bestimmt wird. Wenn GBC nicht gesetzt ist, schreitet das Programm zum Block 234 fort, um den entsprechenden Eingang bei A2 für das Element 14 zu befähigen.
Eine Nein-Antwort für die Abfrage 228 impliziert, daß das Programm für SU=3 ausgeführt wird, und in diesem Fall wird der entsprechende Eingang bei A2 für das Element 12 befähigt und R2 wird gesetzt (Block 236), um den Status des Modus-Wählschalters 22 zu ermitteln. Die Abfrage 239 tastet dann den Eingangsport K4 ab, um zu ermitteln, ob der Schalter 22 geöffnet (K4=0) oder geschlossen (K4=1) ist. Wenn K4=1, womit die Wahl des Brat-Modus bezeichnet wird, wird eine Mode-Flag gesetzt für eine zukünftige Referenz in einer nachfolgenden Routine (Block 240), und eine Abfrage 241 tastet den Eingangsport K2 ab, um zu ermitteln, ob der Backmodus gewählt worden ist. Wenn K2=1 ist, womit angezeigt wird, daß der Schalter 83 in der Stellung G, der Back-Position, ist, wird die GBC-Flag gesetzt (Block 242), womit ein Betrieb in dem Back-Modus angezeigt wird. Anderenfalls wird GBC rückgesetzt (reset) (Block 243).
Zurück zur Abfrage 239; wenn K4=0 ist, womit eine Wahl des Koch-Modus angezeigt wird, werden die Modus-Flag und GBC zurückgesetzt (Block 245). Dann wird R3 zurückgesetzt (Block 246) und das Programm geht weiter zum Block 247.
Wenn der entsprechende Eingang am Eingangsport A2 aktiviert worden ist, wird die Spannung von dem angesteuerten Potentiometer der Potentiometer 102A-102D als nächstes in ein digitales Signal umgewandet. Es sei daran erinnert, daß es 16 mögliche Wärmeeinstellungen gibt, die jeweils durch ein entsprechendes digitales Signal dargestellt sind. Die interne A/D Umwandlungs-Routine, die in dem Mikroprozessor 72 zur Verfügung gestellt ist, wandelt die analoge Spannung am Stift A2 in einen 8-Bit Digitalcode um, der 256 Werte bilden kann. Sechszehn Stellungen des Abgreifarms, die 16 Leistungseinstellungen entsprechen, sind in gleichmäßigen Abständen entlang dem Potentiometer angeordnet. Durch diese Anordnung kann die vom Benutzer gewählte Eingangseinstellung auf geeignete Weise durch die vier Bits höherer Ordnung des 8-Bit A/D Ausgangssignals dargestellt werden. Das analoge Eingangssignal am Pin A2 wird eingelesen (Block 247) und in sein entsprechendes digitales Signal umgewandelt. Die vier Bits höherer Ordnung dieses Signals, die mit A/DHI bezeichnet sind, werden als die Eingangsleistungseinstellung-Variable KB für die Standard-Oberflächeneinheiten und als die temporäre Variable KBI für die Automatik-Oberflächeneinheit gespeichert.
Die Abfrage 248 ermittelt, ob der gegenwärtige Durchlauf durch die Steuerung für die Automatik-Oberflächeneinheit (SU> 2) gilt. Wenn nicht, wird A/DHI als KB (Block 249) gespeichert, KB wird als M(KB) gespeichert (Block 250) und das Programm verzweigt (Block 251) zu der Leistungsvergleichs-Routine gemäß Fig. 14, um die Leistungsregelung zu implementieren. Wenn das Programm für die Automatik-Oberflächeneinheit ausgeführt wird, wird A/DHI als KBI gespeichert (Block 252). Die Abfrage 253 ermittelt, ob KBI gleich dem zuvor gespeicherten KB ist. Wenn KBI nicht gleich KB ist, so wird dadurch angezeigt, daß die Leistungseinstellungswahl für die Automatik-Oberflächeneinheit verändert worden ist. Die SS Flag beziehungsweise Markierung (die in dem BRAT-Modus verwendet ist, der nachfolgend in Verbindung mit Fig. 10 beschrieben wird) wird zurückgesetzt (Block 255) und das Programm verzweigt (Block 256) zu der Temperatureingabe-Routine (Fig. 8). Wenn KBHI gleich KB ist, dann wurde die Einstellung nicht verändert und das Programm verzweigt (Block 256) zu der Temperatureingabe-Routine (Fig. 8), um die abgetastete Utensiltemperatur einzulesen.

TEMP-EINGABE-Routine - Fig. 8

Die Funktion dieser Routine besteht darin, die analoge Spannung am Pin A1, die die abgetastete Utensiltemperatur darstellt, in ein digitales Signal umzuwandeln, das die abgetastete Utensiltemperatur darstellt. Genauer gesagt, ermittelt diese Routine, in welchen der 15 vorbestimmten Temperaturbereiche die bestehende abgetastete Utensiltemperatur fällt. Ein hexadezimaler Wert wird der Variablen SENINP (und auch SENOUT) zugeordnet, der jedem der 15 Temperaturbereiche entspricht, die in Tabelle VI gezeigt sind. Der hexadezimale Wert für den oberen Temperatur-Schwellenwert für jeden Temperaturbereich ist ebenfalls in Tabelle VI enthalten. TABELLE VI Hex Darst Temp.-Bereich Hex-Code oberer Schwellenwert
Gemäß Fig. 8 wird R12 gesetzt (Block 270), um den Transistor Q1 (Fig. 5) durchzuschalten, wodurch die Speisung des Thermistors 104 aktiviert wird. Als nächstes wird die analoge Spannung, die die abgetastete Temperatur darstellt, eingelesen und in ihre digitale 8-Bit Darstellung umgewandelt (Block 272). Die Variable TC in dem Fließbild stellt den Digitalwert der Analogspannung dar. Die Abfragen 274- 302 ermitteln den Temperaturbereich, in den die abgetastete Temperatur fällt, und die Blöcke 304-334 ordnen den entsprechenden Wert der Temperaturvariablen SENINP gemäß Tabelle V zu. Nach Festlegung des entsprechenden Wertes von SENINP wird R12 rückgesetzt (Block 336), um Q2 zu sperren, wodurch der Thermistor 106 ausgeschaltet wird, und das Programm verzweigt (Block 337) zu der Sensorfilter- und Timing-Routine (Fig. 9).
Wenn beispielsweise die abgetastete Temperatur 93ºC beziehungsweise 200ºF beträgt, ist die hexadezimale Darstellung des digitalen Temperatursignals größer als 44 entsprechend 88ºC beziehungsweise 190ºF und kleiner als 53 entsprechend 102ºC beziehungsweise 215ºF. Somit ist die Antwort bei den Abfragen 274-280 Ja. Die Antwort auf die Abfrage 282 ist Nein. Der Variablen SENINP wird der Wert 4 zugeordnet (Block 312). Nachdem SENINP ein Wert zugeordnet ist, wird R12 rückgesetzt (Block 336) und das Programm verzweigt (Block 337) zu der Sensorfilter- und Timing-Routine (Fig. 9).

SENSORFILTER- und TIMING-Routine - Fig. 9

Diese Routine übt die doppelte Funktion aus, indem das Sensorausgangs-Temperatursignal SENINP iterativ gefiltert und auch die zeitliche Steuerung der Aktualisierung des Temperatursignals gesteuert wird, das tatsächlich in den Steuerroutinen verwendet wird, die noch zu beschreiben sind. Die Filterfunktion ist implementiert, um den Einfluß von abweichenden Temperaturmeßeingaben von der Temperaturüberwachungsschaltung zu minimieren; die Zeitsteuerfunktion ist implementiert, um die Wirkung von Strahlungsenergie von dem Heizelement 12, die auf den Thermistor 104 auftrifft, auf die Genauigkeit der Meßergebnisse zu minimieren.
Der iterative Filterabschnitt dieser Routine mißt jeder einzelnen Eingabe ein relativ geringes Gewischt bei. Somit werden isolierte fehlerhafte Eingaben ausgemittelt, um einen geringen Einfluß auf die Genauigkeit des kumulativen Durchschnittsignals zu haben, das durch die Filterroutine geliefert wird. In Fig. 9 wird die Filterfunktion an dem Block 338 ausgeführt. Es sei daran erinnert, daß SENINP die hexidezimale Darstellung des Temperaturbereiches für die abgetastete Utensiltemperatur ist, die in der zuvor beschriebenen TEMPEINGABE-Routine ermittelt wurde. 1/16 der neuen SENINP Eingabe wird zu 15/16 der mit SUM 1 bezeichneten Filterausgangsvariablen von dem vorherigen Durchlauf durch diese Routine hinzuaddiert. Die entstehende Summe wird der neue Wert für die Filterausgangsvariable SUM 1.
Ein neues Temperatureingangssignal SENINP wird durch den Filterabschnitt dieser Routine, um ein neues SUM 1 zu generieren, während jedes Durchlaufes durch diese Steuerroutine verarbeitet, d. h. ein Mal in jeden 133 Millisekunden entsprechend 8 Perioden des 60 Hz Spannungssignals. Um jedoch die Wirkungen von Strahlungsenergie für das Heizelement 12 auf den Sensor 50 zu minimieren, wird das der abgetasteten Utensiltemperatur entsprechende Signal, das in den Leistungssteuerabschnitt des Steuerprogramms eingegeben wird, nur während gewählter Abschnitte der 4,4 s Tastverhältnis- Steuerperiode aktualisiert.
Ein Zähler, der als der ZCM Zähler bezeichnet ist, arbeitet als ein 32 Zählwerte aufweisender Ringzähler, der von 0 - 31 zählt und auf Null rückgesetzt wird. In der Tastverhältnissteuerung, die in der nachfolgend beschriebenen LEI- STUNGSABGABE-Routine implementiert ist, wird für Tastverhältnisse kleiner als 100% das Heizelement während des ersten Teils der Steuerperiode gespeist, wenn der ZCM Zählwert relativ niedrig ist, und ausgeschaltet, während der ZCM Zählwert relativ hoch ist. Da außer dann, wenn es bei dem 100% Leistungswert arbeitet, das Heizelement immer ausgeschaltet ist für den Zählwert 31, sind Strahlungsenergieeffekte auf den Sensor bei dem ZCM Zählwert 31 minimal. Somit werden Strahlungseffekte minimiert, indem SENOUT, das in der Implementation der Leistungssteuer-Routine verwendete Temperatursignal, nur beim Zählwert 31 aktualisiert wird. Es ist jedoch wünschenswert, wenigstens zwei Aktualisierungen von SENOUT während jeder 4,4 s Steuerperiode zu haben, um Oszillationen zwischen den Eingangssignalen zu begrenzen. Deshalb wird SENOUT auch an dem Mittelpunkt der Steuerperiode, d. h. am Zählwert 16 aktualisiert. Es gibt möglicherweise einen größeren Fehler aufgrund von Strahlungseffekten für diese Messung; jedoch ist das Heizelement an diesem Punkt für die 12 unteren Leistungswerte ausgeschaltet. Deshalb sind die Einflüsse von Strahlung selbst bei dieser Messung minimal, außer bei den höchsten vier Leistungsstufen.
Wenn das Heizelement bei 100% Tastverhältnis arbeitet, sind die Strahlungseffekte bei allen Zählwerten die gleichen; deshalb wird für eine maximale Genauigkeit SENOUT während jeder Ausführung des Steuerprogramms aktualisiert, d. h. jede 133 Millisekunden.
Wenn noch einmal das Fließbild von Fig. 9 betrachtet wird, so suchen die Abfragen 339 und 340 nach Zählwerten von 16 beziehungsweise 31. Beim Auftreten von einem der beiden Zählwerte wird SENOUT durch den dann vorhandenen Wert von SUM 1 aktualisiert (Block 341). Anderenfalls prüft die Abfrage 342, ob die Leistungsstufe, die gegenwärtig implementiert ist, der 100% Leistungswert ist (M(KB)=15). Wenn dies der Fall ist, wird SENOUT durch SUM 1 aktualisiert (Block 341), und zwar unabhängig vom Zählwert; wenn nicht, wird der Block 341 umgangen und SENOUT wird während dieses Durchlaufes nicht aktualisiert. Auf diese Weise wird für Leistungsstufen kleiner als 15 SENOUT nur bei Zählwerten 16 und 31 aktualisiert, und wenn die Leistungsstufe 15 implementiert ist, wird SENOUT bei jedem Zählwert aktualisiert. Bei Abschluß dieser Routine verzweigt (Block 343) das Programm zu der Brat-Routine (Fig. 10).

BRAT-Routine - Fig. 10

Die Funktion dieser Routine besteht darin, den Brat-Modus für die Automatik-Oberflächeneinheit zu implementieren. In dem Brat-Modus wird der Wert der der Oberflächeneinheit zugeführten Leistung als eine Funktion der gewählten Temperatureinstellung und eines ersten Fehlersignals während der transienten Aufwärmphase (diese Phase wird durch eine rückgesetzte SS Flag bezeichnet) und als eine Funktion der gewählten Leistungsstufe und eines zweiten, größeren Fehlersignals während des Betriebs in der stationären Phase festgelegt. In dieser Routine wird die geeignete, zuzuführende Leistungsstufe festgelegt. Zu diesem Zweck wird eine Markierung beziehungsweise Flag, die als SS Flag bezeichnet ist, in dieser Routine verwendet, um anzuzeigen, ob die abgetastete Utensiltemperatur den stationären Temperaturbereich für die gewählte Temperatur erreicht hat oder nicht. Die SS Flag wird bei dem ersten Durchlauf durch diese Routine gesetzt, nachdem der gewählte stationäre Bereich erreicht ist. Die SS Flag wird in der zuvor beschriebenen Benutzereingabe-Routine bei Änderungen in der Temperaturwahl rückgesetzt.
Die Abfrage 382 sucht nach einer AUS-Stellung (KB=0). Wenn AUS gewählt ist, wird die Leistungssteuervariable M(KB), die in der Leistungsvergleichs-Routine verwendet ist, auf Null gesetzt (Block 384) , und das Programm verzweigt (Block 386) zur Back-Routine, Fig. 12. Anderenfalls ermittelt die Abfrage 388, ob eine der Wärm-Stellungen Wm(1) oder Wm(2), die KB kleiner als 3 entsprechen, gewählt worden ist (KB< 3). Wenn dies der Fall ist, verzweigt (Block 390) das Programm zur Wärm-Routine, Fig. 11. Anderenfalls vergleicht die Abfrage 392 die abgetastete Utensiltemperatur SENOUT mit dem Referenzwert, der den stationären Temperaturbereich für die gewählte Wärmeeinstellung dargestellt, der als (KB- 1) definiert ist. Für SENOUT größer als (KB-1), der anzeigt, daß die abgetastete Utensiltemperatur den gewählten Bereich überschreitet, wird eine Leistungsstufe Null implementiert (Block 384), und das Programm verzweigt (Block 386) zur Back-Routine (Fig. 12). Wenn die abgetastete Utensiltemperatur nicht größer als der gewünschte Temperaturbereich ist, ermittelt die Abfrage 394, ob (KB-1) gleich SE- NOUT ist, womit angezeigt wird, daß die abgetastete Utensiltemperatur innerhalb des gewählten stationären Temperaturbereiches liegt. Wenn dies der Fall ist, wird die SS Flag gesetzt (Block 396). Durch diese Anordnung wird die SS Flag das erste Mal gesetzt, wenn die abgetastete Utensiltemperatur das erste Mal den gewählten stationären Bereich erreicht, wodurch zu Leistungssteuerzwecken der Übergang von der Aufheizphase zu der stationären Phase für die Oberflächen-Einheit 12 angezeigt wird. Wenn sie einmal gesetzt ist, bleibt SS gesetzt, wenn nicht die gewählte Wärmeeinstellung verändert wird.
Als nächstes wird das entsprechende Fehlersignal ermittelt. Die Abfrage 398 prüft den Status der SS Flag, um zu ermitteln, ob die Oberflächeneinheit in der Aufheizphase (SS nicht gesetzt) oder in der stationären Phase (SS set bzw. gesetzt) ist. Wenn SS nicht gesetzt ist, wird ein erstes Fehlersignal (ERR) berechnet (Block 400) als eine Funktion der Differenz zwischen dem gewünschten Temperaturbereich, dargestellt durch (KB-1), und der abgetasteten Utensiltemperatur, dargestellt durch SENOUT, indem die Differenz zwischen KB-1 und SENOUT berechnet und diese Differenz durch zwei geteilt wird. Wenn ERR ein Bruch ist, wird es auf die nächst größere ganze Zahl aufgerundet. Wenn die SS Flag nicht gesetzt ist, wird ein zweites Fehlersignal (ebenfalls ERR benannt) berechnet. Die Abfrage 401 ermittelt, ob SE- NOUT gleich KB-1 ist, wodurch angezeigt wird, daß die abgetastete Utensiltemperatur in dem gewünschten stationären Bereich ist. Wenn dies der Fall ist, wird das Fehlersignal ERR auf Null gesetzt (Block 402). Anderenfalls wird das zweite Fehlersignal gleich der Differenz zwischen (B-1) und SENOUT plus einer Konstanten 2 gesetzt (Block 403). Dies hat zur Folge, daß die Oberflächeneinheit bei einer Leistungsstufe betrieben wird, die in der stationären Phase wenigstens zwei Stufen höher ist als in der transienten Aufheizphase während Unterschwingungszuständen, außer wenn das Fehlersignal einen höheren Wert als den Maximalwert von 15 zur Folge haben würde. Da die SS Flag in der Benutzereingabe-Routine (Fig. 7) jedesmal zurückgesetzt wird, wenn die vom Benutzer gewählte Einstellung verändert wird, wird das erste Fehlersignal, das in dem Block 400 berechnet wird, nach jeder Änderung in der Leistungseinstellung benutzt, bis die SS Flag wieder gesetzt wird, weil die abgetastete Utensiltemperatur das erste Mal den stationären Temperaturbereich für die neu gewählte Wärmeeinstellung erreicht.
Nachdem das Fehlersignal berechnet ist, identifizieren die Abfragen 404-410 die vom Benutzer gewählte Wärmeeinstellung. Eine Variable Y, die der stationären Leistungsstufe für die gewählte Wärmeeinstellung entspricht, wird in den Blöcken 412-420 eingegeben. Das Fehlersignal (ERR) wird zu der Variablen Y für die stationäre Leistungsstufe addiert, um ein Signal zu generieren, das die zuzuführende Leistung darstellt, und das temporär in dem Akkumulator (ACC) (Block 422) gespeichert wird. Die Abfrage 424 und der Block 426 begrenzen den Maximalwert auf 15, falls die Summe von ERR+Y größer als 15 ist. Der in ACC gespeicherte Wert wird dann nach M(KB) transferiert, um den entsprechenden Leistungswert in der Leistungsvergleichs-Routine zu implementieren, und das Programm verzweigt (Block 386) zur Back- Routine (Fig. 12).
Um das Temperatur-Ansprechverhalten des Systems in dem Brat-Modus weiter zu beschleunigen, wird die Leistungsstufe 15 implementiert, wenn die abgetastete Utensiltemperatur kleiner als 46,7ºC beziehungsweise 116ºF ist. Dies ist durch die Abfrage 430 implementiert, die die abgetastete Utensiltemperatur prüft. Wenn die abgetastete Utensiltemperatur kleiner als 46ºC ist (SENOUT=0), wird ACC auf 15 gesetzt (Block 426), was zur Folge hat, daß M(KB) auf 15 gesetzt wird (Block 428), und das Programm verzweigt (Block 386) dann zur Back-Routine, Fig. 12.

WÄRME-Routine - Fig. 11

In diese Routine wird immer dann von der Brat-Routine eingetreten, wenn KB kleiner als 3 ist. Die Funktion dieser Routine besteht darin, den Wärme-Modus zu implementieren.
Für Wärmeeinstellungen KB=1 und KB=2 beträgt die maximale Wärmetemperaturgrenze 60ºC beziehungsweise 140ºF entsprechend SENOUT=2. Für KB=3 beträgt die maximale Wärmetemperaturgrenze 74ºC beziehungsweise 165 F entsprechend SENOUT=3. Die Abfrage 432 sucht nach KB=1 entsprechend der Wm(1) Einstellung. Für KB=1 ermittelt die Abfrage 433, ob SENOUT kleiner als 2 ist. Wenn dies nicht der Fall ist, wird M(KB) auf Null gesetzt (Block 434), um die Oberflächen-Einheit auszuschalten. Wenn SENOUT kleiner als 2 ist, wodurch angezeigt wird, daß die abgetastete Utensiltemperatur kleiner als das Maximum für KB=1 ist, wird M(KB) auf 2 gesetzt (Block 435), und das Programm verzweigt (Block 436) zur Back-Routine (Fig. 12).
Wenn bei der Abfrage 432 KB nicht gleich 1 ist, ermittelt die Abfrage 437, ob die Variable SENOUT der abgetasteten Utensiltemperatur kleiner als KB-1 ist. Wenn SENOUT kleiner als KB-1 ist, wird die Leistungsstufe 6 implementiert, indem M(KB) auf 6 gesetzt wird (Block 438). Das Programm verzweigt (Block 436) dann zur Back-Routine (Fig. 12).
Wenn die abgetastete Utensiltemperatur nicht kleiner als (KB-1) ist, geht das Programm weiter zur Abfrage 439, die die obere Temperaturgrenze nach KB=2 und KB=3 abfragt, die durch SENOUT=2 bzw. 3 dargestellt ist.
Wenn die Abfrage 438 ermittelt, daß die abgetastete Utensiltemperatur kleiner als die maximale Wärmereferenztemperatur für die gewählte Wärmeeinstellung (SENOUT KB) ist, wird M(KB) auf (KB+1) gesetzt (Block 440). Dies implementiert die stationären Leistungsstufen 2, 3 und 4 für Wärmeeinstellungen 1, 2 beziehungsweise 3, die Tastverhältnisse von 6,5%, 9% beziehungsweise 12,5% darstellen (siehe Tabellen I und II). Wenn die abgetastete Utensiltemperatur nicht kleiner als die maximale Wärmereferenztemperatur ist, wird M(KB) auf Null gesetzt (Block 434) entsprechend der Leistungsstufe Null oder AUS. Wenn M(KB) gesetzt ist, dann verzweigt (Block 436) das Programm zur Back-Routine (Fig. 12).

BACK-Routine - Fig. 12

In diese Routine wird von den Brat- oder Wärme-Routinen eingetreten. Ihre Funktion besteht darin, die Leistung festzulegen, die der Standard-Oberflächeneinheit 14, auf die bereits als die Slave-Oberflächeneinheit Bezug genommen wurde, als eine Funktion der Leistung zuzuführen ist, die der Automatik-Oberflächeneinheit 12 zugeführt wird, auf die bereits als die Master-Oberflächeneinheit Bezug genommen wurde, um die Nennleistungsdifferenz zwischen den Elementen 12 und 14 zu kompensieren. Die Variable M(KB)M wird verwendet, um die Leistungsstufe darzustellen, die an die Master- Einheit 12 angelegt werden soll. Es sei daran erinnert, daß diese Leistungseinstellung als eine Funktion der abgetasteten Utenstiltemperatur und des gewählten Temperaturbereiches in der Brat- oder Wärme-Routine festgelegt ist. Die Variable M(KB)S wird verwendet, um die Leistungsstufe darzustellen, die an die Slave-Oberflächeneinheit 14 angelegt werden soll.
Die Abfrage 452 prüft die GBC Flag, um zu ermitteln, ob der Back-Modus gewählt worden ist. Wenn GBC nicht gesetzt ist, womit ein Betrieb strickt in dem Brat-Modus bezeichnet ist, verzweigt (Block 454) das Programm zur Leistungsvergleichs- Routine (Fig. 14A). Wenn GBS gesetzt ist, was einen Betrieb in dem Back-Modus bezeichnet, ermitteln die Abfragen 456, 458, 460 und 462, ob die Leistungsstufe für die Oberflächeneinheit 12 Leistungsstufen 14-15, 6-13, 2-5, 1 oder 0 entspricht. Für M(KB)M gleich 14 oder 15 wird M(KB)M auf 13 verändert (Block 464). Die Leistungsstufe 13 ist die maximale Leistungsstufe, die an die größere Oberflächeneinheit im Back-Modus anzulegen ist, um nicht die maximal erreichbare Ausgangsleistung für die kleinere Slave-Einheit zu überschreiten. Block 466 setzt M(KB)S zwei Stufen höher als M(KB)M für M(KB)M größer als 5. Für Leistungsstufen 2- 5 wird M(KB)S auf eine Stufe höher als M(KB)M gesetzt (Block 468). Für M(KB)=1, die die niedrigste nicht-AUS-Leistungseinstellung ist, wird M(KB)S auf M(KB)M gesetzt (Block 470) und für M(KB)M gleich 0 wird M(KB)S ebenfalls auf Null gesetzt (Block 472). Wenn die entsprechenden stationären Werte für M(KB)S als eine Funktion von M(KB)M festgesetzt sind, verzweigt (Block 474) das Programm zu der M/S Vergleichs-Routine gemäß Fig. 13.

M/S VERGLEICHS-Routine - Fig. 13

In diese Routine wird von der Back-Routine eingetreten, wenn in dem Back-Modus gearbeitet wird. Ihre Funktion besteht darin, die Leistungseinstellung, die für die Slave- Oberflächeneinheit 14 in der Back-Routine gewählt ist, einzustellen, um ungleichmäßige Temperaturzustände zwischen der Automatik-Oberflächeneinheit (Master-Einheit) und der Standard-Oberflächeneinheit (Slave-Einheit) zu kompensieren. Insbesondere besteht ihre Funktion darin, die Leistung nach unten einzustellen, falls die Slave-Oberflächeneinheit heiß ist relativ zu der abgetasteten Utensiltemperatur, wie es auftreten würde, wenn die Slave-Oberflächeneinheit zuvor als eine einzelne Einheit in Benutzung war und keine Gelegenheit zur Abkühlung hatte, während die Automatik-Oberflächeneinheit von Raumtemperatur begann; und um die Leistung nach oben einzustellen zum verstärkten Speisen (Übersteuern) der Slave-Oberflächeneinheit, falls die abgetastete Utensiltemperatur anzeigt, daß die Automatik-Oberflächeneinheit bereits vorgeheizt ist aufgrund einer früheren Benutzung und die reguläre Oberflächen-Einheit relativ kalt ist. Es wird Nutzen gezogen aus der Eingabe der abgetasteten Utensiltemperatur für die Master-Oberflächeneinheit und aus dem Zählwert des Energiezählers, der Heizvorrichtung für die Slave-Oberflächeneinheit, um zu ermitteln, ob Betriebsbedingungen erfordern, daß derartige Einstellungen vorgenommen werden.
In Fig. 13 ermittelt die Abfrage 480, ob KB=0, womit eine AUS-Wahl angezeigt wird. Wenn dies der Fall ist, wird M(KB)S auf Null gesetzt (Block 484), und das Programm verzweigt (Block 486) zu der Leistungsvergleichs-Routine (Fig. 14A). Wenn dies nicht der Fall ist, ermittelt die Abfrage 481, ob die abgetastete Utensiltemperatur kleiner als 46,7ºC beziehungsweise 116ºF ist (SENOUT< 1). Wenn dies der Fall ist, womit angezeigt wird, daß die Automatik-Oberflächeneinheit relativ kalt ist, fragt die Abfrage 482 den Zählwert des Energiezählers für die Slave-Oberflächeneinheit ab, um zu ermitteln, ob der Zählwert größer als ein vorbestimmter Referenzzählwert von 6K ist, womit eine relativ heiße Slave-Oberflächeneinheit angezeigt wird. Wenn der Zählwert größer als 6K ist, wird M(KB)S auf Null gesetzt (Block 484), und das Programm verzweigt (Block 486) zu der Leistungsvergleichs-Routine gemäß Fig. 14. Wenn der Energiezähler der Heizvorrichtung nicht größer als 6K ist, wird keine Einstellung an M(KB)S vorgenommen, und das Programm läuft einfach weiter zur Leistungsvergleichs-Routine.
Wenn dagegen in der Abfrage 481 SENOUT nicht kleiner als 1 ist, ermittelt die Abfrage 490, ob der Energiezählwert der Heizvorrichtung kleiner als ein vorbestimmter Referenz- Zählwert von 512 ist, der eine Back-Temperatur nahe dem Element 14 von mehr als 39,4ºC beziehungsweise 103ºF darstellt. Wenn HEC kleiner als 512 ist, womit eine relativ kalte Oberflächeneinheit angezeigt wird, dann wird die Leistungsstufe für die Slave-Oberflächeneinheit nach oben auf sechs Stufen höher als M(KB)M oder 15 eingestellt, also die maximale Leistungsstufe, je nachdem welcher Wert kleiner ist. Dies wird durch die Abfrage 492 und die Blöcke 494 und 495 ausgeführt. Wenn HEC nicht kleiner als 512 ist, ermittelt die Abfrage 498, ob die gewählte Temperatureinstellung, die durch KB dargestellt ist, größer als 65,6ºC beziehungsweise 150ºF (KB> 3) ist. Wenn dies nicht der Fall ist, ist keine Leistungsstufeneinstellung erforderlich und das Programm verzweigt (Block 486) zur Leistungsvergleichs- Routine (Fig. 14A). Wenn KB größer als 3 ist, ermittelt die Abfrage 500, ob die abgetastete Utensiltemperatur einen zweiten Referenzwert von 60ºC beziehungsweise 140ºF überschreitet (SENOUT > 1). Wenn dies nicht der Fall ist, ist keine Leistungsstufeneinstellung erforderlich und das Programm verzweigt (Block 486) zur Leistungsvergleichs-Routine (Fig. 14A). Wenn die abgetastete Utensiltemperatur 60ºC überschreitet, dann wird der Energiezählwert der Heizvorrichtung an der Abfrage 501 mit einem entsprechenden zweiten Referenzzählwert von 786 verglichen, der eine Backtemperatur von etwa 49,4ºC beziehungsweise 121ºF darstellt. Wenn HEC nicht größer als 767 ist, läuft das Programm weiter zur Abfrage 492, um die Leistungsstufe nach oben einzustellen, wie es zuvor beschrieben wurde. Wenn der Zählwert größer als 768 ist, womit angezeigt wird, daß die Back-Temperatur nahe dem Element 14 größer als 49,4ºC beziehungsweise 121ºF ist, ermittelt die Abfrage 502, ob die gewählte Temperatureinstellung größer als 79,4 C beziehungsweise 175ºF (KB > 4) ist. Wenn dies nicht der Fall ist, ist keine Leistungsstufeneinstellung erforderlich und das Programm verzeigt (Block 486) zur Leistungsvergleichs-Routine (14 A). Wenn KB größer als 4 ist, ermittelt die Abfrage 504, ob die abgetastete Utensiltemperatur eine Referenztemperatur von 74ºC beziehungsweise 165ºF (SENOUT > 2) überschreitet. Wenn dies nicht der Fall ist, ist keine Einstellung erforderlich, und das Programm verzweigt zur Leistungsvergleichs-Routine. Wenn die Temperatur 74ºC beziehungsweise 165ºF überschreitet, ermittet die Abfrage 506, ob der Zählwert des Energiezählers der Heizvorrichtung einen entsprechenden vorbestimmten Referenz-Zählwert von 1.024 überschreitet, der eine Back-Temperatur von etwa 60ºC beziehungsweise 140ºF überschreitet. Wenn dies nicht der Fall ist, läuft das Programm weiter zur Abfrage 492, um den Leistungswert nach oben einzustellen. Wenn der Zählwert 1.024 überschreitet, ist keine Leistungswerteinstellung erforderlich, und das Programm verzweigt zur Leistungsvergleichs- Routine.
Es wird deutlich, daß die Einstellungsparameter, die zur Verwendung in den vorstehend beschriebenen Back- und M/S Vergleichs-Routinen gewählt sind, empirisch ermittelt worden sind, um für zufriedenstellende Ergebnisse für das dargestellte Back-Ausführungsbeispiel zu sorgen. Für Back-Anordnungen, bei denen Heizelemente unterschiedlicher Nennleistungen oder ein Backen mit einer unterschiedlichen Konstruktion verwendet werden, können andere Parameter ein besseres Leistungsvermögen liefern. Derartige Parameter sollten empirisch ermittelt werden, die die Ergebnisse liefern, die für die jeweilige Backanordnung gewünscht werden.

LEISTUNGSVERGLEICHS-Routine - Fig. 14A und 14B

Die Funktion der Leistungsvergleichs-Routine besteht darin, auf der Basis der mit M(KB) bezeichneten Leistungsstufe zu ermitteln, ob das Leistungssteuertriac für eine Leitung beziehungsweise Durchschaltung in dem nächsten Steuerintervall von 8 Perioden getriggert werden soll oder nicht.
Es sei daran erinnert, daß es 16 mögliche Leistungsstufen einschließlich AUS gibt. Das Tastverhältnis für jede Leistungsstufe entspricht dem Verhältnis der leitenden Steuerintervalle zu 32, der Gesamtzahl der Steuerintervalle in der Steuerperiode. Es ist ein ZCM Zähler, der als ein 32 Zählwerte enthaltender Ringzähler arbeitet, in jedem RAM- File vorgesehen und wird einmal für jeden Durchlauf durch das Steuerprogramm für dieses RAM-File inkrementiert. Die Leistungssteuerentscheidung wird getroffen durch Vergleichen des ZCM Zählwertes mit einem Referenz-Zählwert, der der durch M(KB) dargestellten Leistungsstufe zugeordnet ist. Der Referenz-Zählwert für jede Leistungsstufe stellt die Anzahl der leitenden Steuerintervalle pro Steuerperiode entsprechend dem gewünschten Tastverhältnis dar. Wenn der ZCM Zählwert kleiner als der Referenzwert ist, wird eine Leistung-AUS-Verriegelung (POL) gesetzt, womit angezeigt wird, daß das entsprechende Triac der Leistungssteuertriacs 82A-D durchzuschalten ist; anderenfalls wird POL rückgesetzt, womit angezeigt wird, daß das zugeordnete Leistungssteuertriac nicht-leitend beziehungsweise gesperrt ist.
In den Fig. 14A und B ermitteln Abfragen 540-568 den Wert von M(KB). Eine entsprechende Abfrage der Abfragen 572 -598 entsprechend dem identifizierten M(KB) führt den Vergleich von ZCM mit dem zugeordneten Referenz-Zählwert aus. Wenn ZCM kleiner als der Referenzwert ist, wird angezeigt, daß die Oberflächeneinheit, für die das Steuerprogramm gerade arbeitet, während des nächsten Steuerintervalls einzuschalten ist, das Programm verzweigt zu der Heizvorrichtung-Energie-Vergleichs-Routine, Fig. 16, und tritt in die Routine am Eintrittspunkt HECMA für M(KB)=1, 2 oder 3 (Block 600), am Eintrittspunkt HECMB für M(KB)=4-6 (Block 602), am Eintrittspunkt HECMC für M(KB)=7-10 (Block 604) und am Eintrittspunkt HECMD (Block 606) für M(KB)=11-15 ein, um den Zähler mit der entsprechenden Geschwindigkeit zu inkrementieren und dekrementieren und die POL-Verriegelung zu setzen. Wenn M(KB)=0 eine AUS-Wahl anzeigt, verzweigt (Block 608) das Programm zum Eintrittspunkt HECDL, um den Zähler zu dekrementieren.
Wenn ZCM nicht kleiner als der Referenzwert ist, wird die Leistung-AUS-Verriegelung rückgesetzt durch einen entsprechenden der Blöcke 610 und 612, womit angezeigt wird, daß die zugeordnete Oberflächeneinheit während des nächsten Steuerintervalls auszuschalten ist, und das Programm verzweigt (Block 614) zur Leistung-AUS-Routine.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Energiezähler der Heizvorrichtung für jede der vier Oberflächeneinheiten vorgesehen. Es wird in der Back-Regelanordnung gemäß der Erfindung jedoch nur der Energiezähler für die Oberflächeneinheit 14 benutzt. Wenn es gewünscht wird, die Energiezähler für die anderen drei Oberflächeneinheiten wegzulassen, werden einfach die Instruktionen entsprechend den Blöcken 600, 602, 604 und 606 gemäß Fig. 14A und 14B in dem RAM-File für diese Elemente geändert, um die POL zu setzen und dann zur Leistung-AUS-Routine zu verzweigen und es wird die Ja-Antwort an der Abfrage 540 geändert, damit das Programm zum Block 610 läuft.

HEIZENERGIE-VERGLEICHS-Routine - Fig. 15

Die Heizenergie-Vergleichs-Routine bildet die Zähler Steuereinrichtung für den Energiezähler der Heizvorrichtung. Ihre Funktion besteht darin, den Energiezähler der Heizvorrichtung mit der Geschwindigkeit zu inkrementieren, die der Leistungsstufe zugeordnet ist, entsprechend der das Heizelement gespeist wird, wenn der Zählwert kleiner als der maximale Zählwert für diese gewählte Stufe ist, wobei die Inkrementierung des Energiezählers unterbrochen wird, wenn der maximale Zählwert für die angelegte Stufe erreicht ist, und den Energiezähler zu dekrementieren, wenn eine Änderung in der angelegten Leistungsstufe von einer relativ hohen Einstellung zu einer relativ niedrigen Einstellung (einschließlich AUS als die kleinste Einstellung) eintritt, wenn der Zählwert des Energiezählers größer als der maximale Zählwert ist, der der gewählten Leistungsstufe zugeordnet ist, und mit einer Geschwindigkeit, die an die Geschwindigkeit des Temperaturabfalls angenähert ist, wenn das Heizelement sich von der Betriebstemperatur, die der zuvor angelegten, relativ höheren Leistungseinstellung zugeordnet ist, auf die stationäre Temperatur abkühlt, die der niedrigeren Leistungseinstellung zugeordnet ist.
Es sei ferner daran erinnert, daß für nicht-AUS-Leistungseinstellungen der Energiezähler nur inkrementiert wird während Steuerintervallen unmittelbar vor denjenigen Steuerintervallen, in denen das Heizelement zu speisen ist. Diese gleiche Technik wird zum Dekrementieren des Energiezählers für nicht-AUS-Leistungseinstellungen angewendet. Wenn das Heizelement während des nächsten Steuerintervalls gespeist werden soll, wie es durch die zuvor beschriebene (Fig. 14-16) Leistungsvergleichs-Routine ermittelt worden ist, wird in die Heizenergie-Vergleichs-Routine gemäß Fig. 16 an einem der Punkte HECMA-HECMD eingetreten, was von der gewünschten Leistungsstufe abhängt. Wenn an einem dieser Punkte in diese Routine eingetreten wird, wird der Energiezähler der Heizvorrichtung entweder inkrementiert oder dekrementiert um die entsprechende Anzahl von Zählwerten und die Leistung-AUS-Verriegelung (POL) wird gesetzt. Wenn POL gesetzt ist, wird ein Signal bei R7 am Beginn des nächsten Steuerintervalls für das Element 12 generiert, um das Triac 82 (A) für die Dauer dieses Steuerintervalls in den leitenden Zustand zu triggern.
Wenn eine der Leistungsstufen 1-4 gewählt worden ist, wird in diese Routine am Eintrittspunkt HECMA eingetreten. Die Abfrage 620 ermittelt, ob der Energiezähler der Heizvorrichtung den maximalen Zählwert für diese vier Einstellungen von 4.096 erreicht hat. Wenn der Zählwert kleiner als dieser maximale Zählwert ist, womit angezeigt wird, daß sich das Heizelement noch aufheizt, wird der Energiezähler 5 1/3 Zählwerte inkrementiert (Block 622) und die Leistung- EIN-Verriegelung (POL) wird gesetzt (Block 624). Dies inkrementiert den HEC bei Geschwindigkeiten von 16, 21 1/3, 37 1/3 und 53 1/3 Zählwerten pro Steuerperiode für die Leistungseinstellungen 1-4. Das Setzen von POL (Block 624) schließt das Steuerrelais der Heizvorrichtung am Beginn für das nächste Steuerintervall.
Wenn der maximale Zählwert für die Einstellungen 1-4 überschritten worden ist, so wird dadurch angezeigt, daß das Heizelement zuvor bei einer höheren Leistungseinstellung als der Leistungseinstellung 4 mit einer entsprechend höheren Temperatur gearbeitet hat, und daß der Energiezähler der Heizvorrichtung noch nicht auf den kleineren maximalen Zählwert dekrementiert worden ist, der den Leistungseinstellungen 1-4 zugeordnet ist, was seinerseits anzeigt, daß das Heizelement in der Abkühlphase zwischen seiner vorherigen höheren Temperatur und der niedrigeren Temperatur ist, die der tieferen Leistungseinstellung zugeordnet ist. Der Energiezähler der Heizvorrichtung wird somit um 2 2/3 Zählwerte dekrementiert (Block 626) und die Leistung-AUS-Verriegelung wird gesetzt (Block 624). Dies dekrementiert den HEC mit Geschwindigkeiten von 8, 10 2/3, 18 2/3 und 26 2/3 Zählwerten pro Steuerperiode für die Leistungseinstellungen 1-4.
Wenn das Heizelement gegenwärtig bei einer der Stufen 5-7 betrieben wird, wird in diese Routine bei HECMB eingetreten. Die Abfrage 628 ermittelt, ob der diesen Stufen zugeordnete maximale Zählwert von 5.120 erreicht worden ist. Wenn dies nicht der Fall ist, wird HEC um vier Zählwerte inkrementiert (Block 630) und POL wird gesetzt (Block 624). Dies inkrementiert den HEC mit Geschwindigkeiten von 56, 72 und 104 Zählwerten pro Steuerperiode für Einstellungen von 5, 6 beziehungsweise 7. Wenn der HEC Zählwert den maximalen Zählwert überschreitet, womit wiederum ein Heizelementbetrieb in der Abkühlphase nach einer Änderung von einer höheren Leistungseinstellung angezeigt wird, wird der HEC um zwei Zählwerte (Block 632) dekrementiert und POL wird gesetzt (Block 624). Dies dekrementiert den HEC mit einer effektiven mittleren Geschwindigkeit von 28, 36 und 52 Zählwerten pro Steuerperiode für die Einstellungen 5, 6 beziehungsweise 7.
Wenn das Heizelement bei einer der Stufen 8-10 arbeitet, wird in diese Routine an dem Punkt HECMC eingetreten. Die Abfrage 634 ermittelt, ob der maximale, diesen Stufen zugeordnete Zählwert von 6.144 erreicht worden ist. Wenn das nicht der Fall ist, wird der HEC um 2 2/3 Zählwerte inkrementiert (Block 636) und POL wird gesetzt (Block 624). Dies inkrementiert den HEC mit einer effektiven mittleren Geschwindigkeit von 88, 112 und 141 1/3 Zählwerten pro Steuerperiode für die Stufen 8, 9 beziehungsweise 10. Wenn der HEC Zählwert den maximalen Zählwert überschreitet, womit ein Betrieb in der Abkühlphase nach einer Änderung von einer höheren Leistungseinstellung angegeben wird, wird der HEC um einen Zählwert dekrementiert (Block 638) und POL wird gesetzt (Block 624). Dies dekrementiert den HEC bei einer effektiven Geschwindigkeit von 33, 42 und 53 Zählwerten pro Steuerperiode für Leistungseinstellung 8, 9 beziehungsweise 10.
Wenn das Heizelement bei einer der Leistungsstufen 11-15 arbeitet, wird in diese Routine an dem Eintrittspunkt HECMD eingetreten. Die Abfrage 640 ermittelt, ob der maximale Zählwert für diese Stufen von 8.192 erreicht worden ist. Wenn nicht, wird der HEC um zwei inkrementiert (Block 642) und POL wird gesetzt (Block 624). Dies inkrementiert den HEC bei einer effektiven Geschwindigkeit von 128, 160, 192, 224 und 256 Zählwerten pro Steuerperiode für die Stufen 11, 12, 13, 14 beziehungsweise 15. Da es keine Zustände gibt, unter denen die Wahl einer dieser Leistungsstufen eine Dekrementierung des HEC erfordert, wenn der maximale Zählwert erreicht worden ist, wird der Block 642 umgangen, wobei der Zählwert des HEC unverändert gelassen und POL gesetzt wird (Block 624).
Wenn die AUS Leistungseinstellung implementiert ist, wird am Eintrittspunkt HECDL in diese Routine eingetreten, und die Abfrage 644 ermittelt, ob der Zählwert von HEC Null ist. Wenn nicht, wird der Zählwert um 1/2 Zählwert dekrementiert (Block 646). Dies dekrementiert den HEC mit einer Geschwindigkeit von 64 Zählwerten pro Steuerperiode. Die POL Verriegelung wird dann rückgesetzt (Block 647). Wenn nach Erfordernis der Energiezähler der Heizvorrichtung inkrementiert oder dekrementiert und die POL Verriegelung gesetzt oder rückgesetzt sind, verzweigt (Block 648) das Programm zur Leistung-AUS-Routine (Fig. 16).

LEISTUNG-AUS-Routine - Fig. 16

Es sei bezüglich der Beschreibung der Start-Routine (Fig. 6) daran erinnert, daß das Steuerprogramm für jede Oberflächeneinheit sequentiell ausgeführt wird. Die Variable SU ist die indexierende Variable, die zur Steuerung der Sequenz verwendet wird. SU=0, 1, 2 und 3 gibt an, welches RAM-File und entsprechende Oberflächeneinheiten 14, 16, 18 beziehungsweise 12 Gegenstand des gegenwärtigen Durchlaufes durch das Programm sind.
Die Funktion der Leistung-Aus-Routine besteht darin, die Zündung von demjenigen Leistungssteuertriac 82A-D, das der Oberflächeneinheit zugeordnet ist, für die das Steuerprogramm dann arbeitet, mit Nulldurchgängen des 60 Hz Wechselspannungssignal zu synchronisieren, das an die Leitungen L1 und L2 angelegt ist (Fig. 5).
Es wird nun auf Fig. 16 eingegangen. Eingangsport K8 empfängt Nulldurchgangspulse von der Nulldurchgangs-Detektorschaltung 100 (Fig. 5). Positive Halbperioden sind durch K8=1 und negative Halbperioden durch K8=0 dargestellt. Die Abfrage 650 ermittelt die Polarität der Halbperiode des vorhandenen Spannungssignals. Wenn das Signal gegenwärtig in einer positiven Halbperiode (K8=1) ist, wartet die Abfrage 652 auf den Beginn der nächsten negativen Halbperiode (K8=0). Bei Abtastung von K8=1 läuft das Programm weiter zur Abfrage 654. Wenn die Antwort an der Abfrage 650 NEIN (K8=0) ist, wartet die Abfrage 656 auf den Beginn der nächsten positiven Halbperiode (K8=1) und läuft dann zur Abfrage 654 weiter.
Die Abfrage 654 fragt den Status der Leistung-Aus-Verriegelung (POL) ab. Wenn POL rückgesetzt ist, womit angezeigt wird, daß die entsprechende Oberflächeneinheit während des nächsten Steuerintervalls nicht gespeist werden soll, wird der entsprechende Ausgangsport, der durch die Indexvariable SU+4 bezeichnet ist (R(SU+4) identifiziert R4, R5, R6 und R7 für SU=0, 1, 2 beziehungsweise 3), zurückgesetzt (Block 658); wenn POL gesetzt ist, wird damit angezeigt, daß die entsprechende Oberflächeneinheit gespeist werden soll, R(SU+4) wird gesetzt (Block 660).
Die Abfrage 662 bewirkt, daß das Steuerprogramm direkt zur Start-Routine verzweigt (Block 664), um das Programm für die nächste Oberflächeneinheit zu wiederholen, bis SU gleich 3 ist, womit angezeigt wird, daß die Ausführung für alle vier Oberflächeneinheiten abgeschlossen ist. Wenn SU gleich 3 ist, wird das Programm bis zum Beginn des nächsten Steuerintervalls verzögert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel verwendet die Ausführung des Steuerprogramms eine halbe Periode für das Spannungssignal für jeden Durchlauf. Somit ist die Ausführung für alle vier Einheiten in den ersten zwei Perioden des Spannungssignals abgeschlossen. Die Dauer des Steuerintervalls beträgt acht Perioden. Für SU gleich 3 verzögert Block 666 das Programm für sechs Perioden, wonach das Programm zum Start verzweigt (Block 664), um die Ausführung für das nächste Steuerintervall zu beginnen.
Es wurde zwar ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und beschrieben, es sei aber darauf hingewiesen, daß zahlreiche Modifikationen und Änderungen für den Fachmann möglich sind. Beispielsweise wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Backblech durch die Automatik-Oberflächeneinheit und eine der Standard-Oberflächeneinheiten gleichförmig erwärmt. Jedoch könnte die Leistungsregelanordnung gemäß der Erfindung in ähnlicher Weise mit anderen großen Utensilien verwendet werden, die durch beide Elemente gleichzeitig erwärmt werden sollen.

Claims

1. Leistungsregelsystem für einen Kochherd mit wenigstens zwei Oberflächeneinheiten (12, 14), die durch eine externe Versorgung speisbar und selektiv bedienbar sind in einem Normalmodus und einem Dualmodus, in dem ein Kochutensil (21) auf den ersten (12) und zweiten (14) Oberflächeneinheiten steht und sich über die beiden Oberflächeneinheiten erstreckt für eine Erwärmung durch beide Einheiten, enthaltend:

eine Temperaturabtasteinrichtung (52) zum Abtasten der Temperatur von einem Kochutensil (21), das auf einer der ersten (12) oder zweiten (14) Oberflächeneinheiten steht;

eine vom Benutzer betätigbare Eingangswähleinrichtung (26, 28) mit einer Einrichtung (26) zum Wählen des gewünschten stationären Temperaturbereiches für eine der Oberflächeneinheiten (12, 14), mit einer Einrichtung (28) zum Wählen der gewünschten Wärmeeinstellung für die andere Oberflächeneinheit und mit einer Einrichtung (23) zum Wählen des Dualbetriebsmodus; und

eine Leistungssteuereinrichtung (44, 46) zum Steuern der Versorgung der Oberflächeneinheiten (12, 14), die in dem Normalmodus die eine Oberflächeneinheit bei einer Leistung betreibt, die als eine Funktion des gewählten Temperaturbereiches und der abgetasteten Temperatur des Kochutensils bestimmt ist, und bei einer Wahl des Dualbetriebsmodus die eine Oberflächeneinheit bei einer Leistung, die als eine Funktion des gewählten Temperaturbereiches und der abgetasteten Temperatur des Kochutensils bestimmt ist, und die andere Oberflächentemperatur betreibt, wodurch der effektive Erwärmungspegel von beiden Oberflächeneinheiten als eine Funktion der abgetasteten Temperatur des Kochutensils gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Leistungsregelsystem für einen Kochherd eingerichtet ist, bei dem eine erste (12) der Oberflächeneinheiten eine höhere Nennleistung hat als die zweite (14) der Oberflächeneinheiten und die Leistungssteuereinrichtung (44, 46) elektronisch ist und in dem Normalmodus die andere Oberflächeneinheit unabhängig bei einer Leistung betreibt, die der gewählten Wärmeeinstellung entspricht, und bei Wahl des Dualbetriebsmodus die andere Oberflächeneinheit bei einer Leistung betreibt, die als eine Funktion der Leistung bestimmt ist, die der einen Oberflächeneinheit zugeführt ist, um eine charakteristische Leistungsdifferenz zwischen den Oberflächeneinheiten (12, 14) kompensieren, so daß der Wärmepegel der ersten Oberflächeneinheit (12) etwa gleich dem effektiven Wärmepegel der zweiten Oberflächeneinheit (14) ist, was eine relativ gleichmäßige Erwärmung des Kochutensils (21) zur Folge hat.

2. Leistungsregelsystem nach Anspruch 1, wobei die Temperaturabtasteinrichtung (52) der ersten Oberflächeneinheit (12) zugeordnet ist und wobei die Leistung, die der zweiten Einheit (14) in dem Dualmodus zugeführt ist, proportional höher ist als die Leistung, die der ersten Oberflächeneinheit (12) zugeführt ist, um die höhere Leistung zu kompensieren, die für die erste Oberflächeneinheit (12) charakteristisch ist.

3. Leistungsregelsystem für einen Kochherd mit wenigstens zwei Oberflächeneinheiten (12, 14), die durch eine externe Stromversorgung speisbar sind und die selektiv in einem Normalmodus und in einem Dualmodus betreibbar sind, in dem ein Kochutensil (21) auf beiden Oberflächeneinheiten (12, 14) steht und sich über diese erstreckt, um durch beide Oberflächeneinheiten (12, 14) erwärmt zu werden, wobei das Leistungsregelsystem enthält:

eine Temperaturabtasteinrichtung (54) zum Abtasten der Temperatur eines Kochutensils (21), das auf einer ersten (12) der Oberflächeneinheiten steht;

eine vom Benutzer betätigbare Eingangswähleinrichtung (26, 28) mit Mitteln (26) zum Wählen einer gewünschten Temperatureinstellung für die erste Oberflächeneinheit, mit Mitteln (28) zum Wählen der gewünschten Wärmeeinstellung für die zweite (14) der Oberflächeneinheiten und mit Mitteln (23) zum Wählen des Dualmodus; und

eine Leistungssteuereinrichtung (44), die in dem Normalmodus die erste Oberflächeneinheit (12) bei einer Leistung betreibt, die als eine Funktion der vom Benutzer gewählten Temperatureinstellung und der abgetasteten Temperatur des Kochutensils bestimmt ist, und die die zweite Oberflächeneinheit (14) unabhängig von der ersten Oberflächeneinheit (12) bei der Leistung betreibt, die als eine Funktion der vom Benutzer gewählten Wärmeeinstellung für die zweite Oberflächeneinheit (14) gewählt ist, gekennzeichnet durch

eine Energiezählereinrichtung (54) zum angenäherten Verfolgen der Temperatur des Kochutensils (21) nahe der zweiten Oberflächeneinheit,

eine Zählersteuereinrichtung zum Inkrementieren und Dekrementieren der Energiezählereinrichtung (54) mit Geschwindigkeiten, die den Geschwindigkeiten des Anstiegs bzw. Abfalls der Temperatur der Oberflächeneinheit proportional sind zum angenäherten Nachführen des Versorgungspegels der zweiten Oberflächeneinheit (14); wobei die Leistungssteuereinrichtung (44) bei Wahl des Dualmodus die zweite Oberflächeneinheit (14) bei einer Leistung betreibt, die als eine Funktion der der ersten Oberflächeneinheit zugeführten Leistung, der gewählten Temperatureinstellung, der abgetasteten Temperatur des Kochutensils und des Zählwertes der Energiezählereinrichtung (54) bestimmt ist, um den Heizpegel beider Oberflächeneinheiten schnell auf etwa den gleichen Wert zu bringen.

4. Leistungsregelsystem nach Anspruch 3, wobei die erste Oberflächeneinheit (12) eine höhere Nennleistung hat als die zweite Oberflächeneinheit (14) und wobei die Leistungssteuereinrichtung (44) der zweiten Oberflächeneinheit (14) eine Leistung zuführt, die eine proportional höhere Leistung als diejenige ist, die der ersten Oberflächeneinheit zugeführt ist, um die Nennleistungsdifferenz zwischen den zwei Oberflächeneinheiten zu kompensieren.

5. Leistungsregelsystem nach Anspruch 3, wobei die Leistungssteuereinrichtung (44) in dem Dualmodus die zweite Oberflächeneinheit (14) stromlos macht, wenn die abgetastete Temperatur des Kochutensils angibt, daß die erste Oberflächeneinheit (12) relativ kalt ist, und der Zählwert der Energiezählereinrichtung (54) angibt, daß die zweite Oberflächeneinheit relativ heiß ist; und die zweite Oberflächeneinheit (14) bei einer Leistung betreibt, die höher als die normale Leistung für die gewählte Temperatur ist, wenn die Temperatur des Kochutensils angibt, daß die erste Oberflächeneinheit (12) relativ heiß ist, und der Energiezählwert der Energiezählereinrichtung (44) angibt, daß die zweite Oberflächeneinheit (14) relativ kalt ist, wodurch die Wärmepegel der ersten (12) und zweiten (14) Oberflächeneinheit schnell ungefähr ausgeglichen werden, wodurch eine relativ gleichmäßige Temperaturverteilung für das Kochutensil (22) entsteht.

6. Leistungsregelsystem nach Anspruch 3, wobei die Leistungssteuereinrichtung (44) eine in dem Dualmodus betätigbare Einrichtung (72) aufweist zum Vergleichen der abgetasteten Temperatur des Kochutensils mit einer Referenztemperatur, die eine relativ kalte erste Oberflächeneinheit (12) darstellt, zum Vergleichen des Heizenergiezählwerts mit einem Referenzzählwert, der eine relativ heiße zweite Oberflächeneinheit (14) darstellt, und zum Stromlosmachen der zweiten Oberflächeneinheit (14), wenn die abgetastete Temperatur des Kochutensils kleiner als die Referenztemperatur ist und der Heizenergiezählwert größer als der Referenzzählwert ist, wodurch die zweite Oberflächeneinheit (14) stromlos gemacht wird, wenn sie heiß ist relativ zur ersten Oberflächeneinheit (12), um so die Wärmepegel der ersten (12) und zweiten (14) Oberflächeneinheiten rasch auf ungefähr gleiche Pegel zu bringen für eine relativ gleichförmige Temperaturverteilung für das Kochutensil (21).

7. Leistungsregelsystem nach Anspruch 3, wobei die Leistungssteuereinrichtung (44) eine in dem Dualmodus arbeitende Einrichtung (72) zum Vergleichen der abgetasteten Temperatur des Kochutensils mit einer Referenztemperatur, die eine relativ heiße erste Oberflächeneinheit (12) darstellt, und eine Einrichtung aufweist zum Vergleichen des Heizenergiezählwertes mit einem relativ kleinen Referenzwert, der eine relativ kalte zweite Oberflächeneinheit (14) darstellt, und zum Betreiben der zweiten Oberflächeneinheit (14) bei einer Leistung, die größer als die normale Leistung für die gewählte Temperatur ist, wenn die abgetastete Temperatur des Kochutensils größer ist als die Referenztemperatur und der Heizenergiezählwert kleiner als der kleine Referenzzählwert ist, um dadurch die zweite Oberflächeneinheit (14) zu übersteuern, wenn die zweite Oberflächeneinheit relativ kalt und die erste Oberflächeneinheit (12) relativ heiß ist, um dadurch die Wärmepegel von beiden Einheiten schnell auf eine ungefähr gleichen Pegel zu bringen, um für eine relativ gleichförmige Temperaturverteilung für das Kochutensil (21) zu sorgen.

8. Leistungsregelsystem nach Anspruch 6, wobei die Leistungssteuereinrichtung (44) ferner eine in dem Dualmodus arbeitende Einrichtung (72) aufweist zum Vergleichen des Heizenergiezählwertes mit einem relativ kleinen Referenzzählwert, der einer relativ kalten, zweiten Oberflächeneinheit (14) entspricht, und zum Betreiben der zweiten Oberflächeneinheit (14) bei einer Leistung, die größer ist als die normale Leistung für die gewählte Temperatur, wenn die abgetastete Temperatur des Kochutensils höher als die Referenztemperatur ist und der Heizenergiezählwert kleiner als der kleine Referenzzählwert ist, wodurch die zweite Oberflächeneinheit (14) übersteuert wird, wenn die zweite Oberflächeneinheit (14) relativ kalt und die erste Oberflächeneinheit (12) relativ heiß ist, um die Wärmepegel von beiden Einheiten rasch auf einen etwa gleichen Pegel zu bringen, um für eine relativ gleichförmige Temperaturverteilung für das Kochutensil (21) zu sorgen.

9. Verfahren zum Regeln der Oberflächeneinheiten von einem Kochherd mit wenigstens zwei Oberflächeneinheiten (12, 14), die für eine selektive Versorgung bei einem von mehreren Leistungspegeln geeignet sind und die in einem Dualmodus betrieben werden können, in dem ein Kochutensil auf beiden Oberflächeneinheiten (12, 14) stehen und sich über diese erstrecken kann, um eine ungefähr gleichförmige Erwärmung des Kochutensils in dem Dualmodus zu erzielen, enthaltend die Schritte:

(a) direktes Abtasten der Temperatur des Kochutensils (21) durch eine Temperaturabtasteinrichtung, mit der eine erste (12) der Oberflächeneinheiten (12, 14) ausgerüstet ist;

(b) Betreiben der ersten Oberflächeneinheit (12) bei einem Leistungspegel, der als eine Funktion der abgetasteten Temperatur des Kochutensils und einer vom Benutzer gewählten Temperatureinstellung bestimmt ist; und

(c) Betreiben der zweiten Oberflächeneinheit (14) bei einem normalen Leistungspegel, der als eine erste Funktion des Leistungspegels bestimmt ist, der an die erste Oberflächeneinheit angelegt ist; gekennzeichnet durch

(d) Sampeln der abgetasteten Temperatur des Kochutensils durch die Temperaturabtasteinrichtung in den Schritten (a) und (b);

(e) Vergleichen der abgetasteten Temperatur des Kochutensils unter Verwendung der Temperatursamples, die in dem Schritt (d) erhalten sind, mit einer ersten, relativ niedrigen, vorbestimmten Referenztemperatur;

(f) wenn die abgetastete Temperatur des Kochutensils kleiner als die erste Referenztemperatur ist, was eine relativ kalte, erste Oberflächeneinheit (12) angibt, dann Vergleichen des Zählwertes eines Heizenergiezählers, der gemäß dem Versorgungspegel der zweiten Oberflächeneinheit (14) inkrementiert und dekrementiert wird, so daß der Zählwert des Zählers ungefähr der Temperatur des Kochutensils (21) nahe der zweiten Oberflächeneinheit (14) folgt, bei einem Betrieb im Dualmodus, mit einem ersten Referenzzählwert, der einen relativ hohen Temperaturzustand für die zweite Oberflächeneinheit (14) darstellt, und wenn der Zählwert größer als der Referenzwert ist, Stromlosmachen der zweiten Oberflächeneinheit (14), bis der Zählwert kleiner als der Referenzwert ist.

10. Verfahren zum Regeln der Oberflächeneinheiten von einem Kochherd, der wenigstens zwei Oberflächeneinheiten (12, 14) aufweist, die für eine selektive Versorgung bei einem von mehreren Leistungswerten geeignet sind und die in einem Dualmodus arbeiten können, in dem ein Kochutensil (21) auf beiden Oberflächeneinheiten (12, 14) steht und sich über diese erstreckt, um eine ungefähr gleichförmige Erwärmung des Kochutensils (21) in dem Dualmodus zu erzielen, enthaltend die Schritte:

(a) direktes Abtasten der Temperatur des Kochutensils durch eine Temperaturabtasteinrichtung, mit der eine erste (12) der Oberflächeneinheiten ausgerüstet ist;

(b) Betreiben der ersten Oberflächeneinheit (12) bei einem Leistungswert, der als eine Funktion der abgetasteten Temperatur des Kochutensils und einer vom Benutzer gewählten Temperatureinstellung bestimmt ist; und

(c) Betreiben der zweiten Oberflächeneinheit (14) bei einem normalen Leistungswert, der als eine Funktion des Leistungswertes bestimmt ist, der der ersten Oberflächeneinheit (12) zugeführt wird; gekennzeichnet durch

(d) Sampeln der abgetasteten Temperatur des Kochutensils, die durch die Temperaturabtasteinrichtung in den Schritten (a) und (b) gemessen ist;

(e) Vergleichen der abgetasteten Temperatur des Kochutensils unter Verwendung der in dem Schritt (d) erhaltenen Temperatursamples mit einer ersten, relativ niedrigen, vorbestimmten Referenztemperatur; wenn die abgetastete Temperatur des Kochutensils höher als die erste Referenztemperatur ist, Vergleichen des Zählwertes eines Heizenergiezähler (54), der gemäß dem Versorgungspegel der zweiten Oberflächeneinheit (14) inkrementiert und dekrementiert wird, so daß der Zählwert des Zählers der Temperatur des Kochutensils (21) nahe der zweiten Oberflächeneinheit (14) beim Betrieb im Dualmodus ungefähr folgt, mit einem ersten Referenzzählwert, der eine Temperatur des Kochutensils nahe der zweiten Oberflächeneinheit (14) darstellt; und, wenn der Zählwert kleiner als der Referenzzählwert ist, Betreiben der zweiten Oberflächeneinheit (14) bei einem transienten Leistungswert, der höher als der normale Wert der zweiten Oberflächeneinheit (14) ist, bis der Zählwert größer als der erste Referenzzählwert ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, ferner die Schritte enthaltend:

wenn der Zählwert größer als der erste Referenzzählwert ist und die vom Benutzer gewählte Temperatureinstellung größer als eine vorbestimmte, relativ kleine Einstellung ist, Vergleichen der abgetasteten Temperatur des Kochutensils mit einem zweiten, relativ höheren Referenztemperaturwert;

wenn die abgetastete Temperatur des Kochutensils größer als der zweite Referenzwert ist, Vergleichen des Zählwertes des Heizenergiezählers mit einem zweiten, relativ höheren Referenzzählwert;

wenn der Zählwert kleiner als der zweite Referenzzählwert ist, Betreiben der zweiten Oberflächeneinheit bei dem transienten Leistungswert, bis der Zählwert den zweiten Referenzzählwert überschreitet.

12. Verfahren nach Anspruch 11, ferner die Schritte enthaltend:

wenn der Zählwert größer als der zweite Referenzzählwert ist und die gewählte Temperatureinstellung höher als eine zweite Temperatureinstellung ist, die relativ höher als die erste Referenzeinstellung ist, Vergleichen der abgetasteten Temperatur des Kochutensils mit einer dritten Referenztemperatur, die relativ höher als die zweite Referenztemperatur ist;

wenn die abgetastete Temperatur des Kochutensils größer als der dritte Referenzwert ist, Vergleichen des Zählwertes des Heizenergiezählers mit einem dritten Referenzzählwert, der relativ höher als der zweite Referenzzählwert ist;

wenn der Zählwert kleiner als der dritte Referenzzählwert ist, Betreiben der dritten Oberflächeneinheit bei dem transienten Leistungswert, bis der Zählwert den dritten Referenzpegel überschreitet.